金屬基超疏水表面的高效制備及其誘導(dǎo)氣泡破裂的研究.pdf

1、近年來(lái)，超疏水表面在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)展現(xiàn)出越來(lái)越廣泛應(yīng)用。而超疏水表面的高效制備方法更是引起了研究者的極大興趣。與此同時(shí)，氣泡在溶液中大量存在，例如在纖維生產(chǎn)領(lǐng)域，由于紡絲液中的氣泡無(wú)法迅速脫除，導(dǎo)致纖維在生產(chǎn)過(guò)程中的不穩(wěn)定。本文首先采用了腐蝕法、電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備了具有超疏水性能的表面，所制備的表面不需涂覆低表面能物質(zhì)，表面的表觀接觸角即可達(dá)到155.9°。我們進(jìn)一步將超疏水表面應(yīng)用于液體中誘導(dǎo)氣泡破裂的研究，取得了很好的成果。經(jīng)

2、過(guò)超疏水表面的誘導(dǎo)，不同尺寸氣泡的破裂時(shí)間都顯著縮短，氣泡在超疏水材料表面的破裂時(shí)間縮短到自由表面破裂時(shí)間的2/5～1/10，超疏水表面的存在顯著加速了氣泡破裂過(guò)程;超疏水表面對(duì)溶液中的氣泡也具有較好的粘附效果。本論文主要的研究和結(jié)論如下:
　　(1)本研究過(guò)程在金屬鋁表面制備了具有微米級(jí)的突起和孔洞以及納米針狀結(jié)構(gòu)的二元復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用鹽酸/十二烷基苯磺酸鈉體系通過(guò)腐蝕法可以在鋁表面快速高效制備二元復(fù)合結(jié)構(gòu)，該方法制備流

3、程簡(jiǎn)單，工藝便于控制，有希望在工業(yè)領(lǐng)域大批量的生產(chǎn)和應(yīng)用。制備的超疏水表面耐候性良好，在室溫下放置348天之后，表面的超疏水性能沒(méi)有明顯變化。
　　(2)對(duì)于未經(jīng)處理的鋁表面，溶液中的氣泡觸碰到該表面時(shí)，發(fā)生彈跳現(xiàn)象但不會(huì)發(fā)生破裂;而在超疏水表面的誘導(dǎo)下，氣泡能夠迅速破裂，當(dāng)氣泡尺寸小于1mm時(shí)，氣泡在超疏水表面的誘導(dǎo)下破裂速度約是氣泡在自由表面破裂速度的2/5;當(dāng)氣泡尺寸大于1mm小于8mm時(shí)，氣泡在超疏水表面的誘導(dǎo)下破裂速度約

4、是氣泡在自由表面發(fā)生破裂時(shí)間的1/10。超疏水表面具有誘導(dǎo)氣泡破裂性能的主要機(jī)理是在超疏水表面的微米突起之間形成數(shù)量眾多的微自由表面結(jié)構(gòu)，液膜在接觸到微自由表面結(jié)構(gòu)后發(fā)生形變，液膜減薄;同時(shí)超疏水表面的微納米二元復(fù)合結(jié)構(gòu)之間具有貫通的氣囊，當(dāng)氣泡與表面接觸并破裂后，液膜內(nèi)氣體通過(guò)金屬基板的氣囊可以迅速排出溶液，實(shí)現(xiàn)近自由液面處的快速脫泡。
　　(3)超疏水表面對(duì)于溶液中的氣泡具有非常優(yōu)異的收集及粘附作用，將超疏水表面豎直放置于水中