超疏水表面制備及其在海水中的腐蝕行為研究.pdf

1、本論文在自然界超疏水現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，發(fā)展了兩種分別針對金屬銅和鈦合金的超疏水表面制備方法，對制備的樣品進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)表征和相關(guān)的性能測試。同時，我們從以下三個角度考察超疏水抗腐蝕性能的基本科學(xué)問題：表面粗糙結(jié)構(gòu)、界面鍵合方式、薄膜微觀結(jié)構(gòu)對腐蝕行為的影響。主要研究內(nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下：
　　1.概述了自然界中的超疏水現(xiàn)象和目前主要的超疏水表面制備方法。同時，對超疏水表面的應(yīng)用，特別是防腐蝕方面的應(yīng)用做了分析，討論了其防腐蝕機(jī)理模型和

2、其潛在的應(yīng)用前景。
　　2.從表面粗糙結(jié)構(gòu)的角度考察不同表面粗糙度對超疏水防腐蝕性能的影響。發(fā)展了一種針對金屬銅的化學(xué)刻蝕體系(5mM HNO3-1.2mM CTAB)，通過控制刻蝕時間的長短，來獲得不同的表面粗糙度，最后修飾上相同的低表面能物質(zhì)以降低其表面能。研究發(fā)現(xiàn)，隨著刻蝕時間的延長，表面粗糙度增大，且只有當(dāng)表面粗糙度較大時才能得到超疏水表面。腐蝕行為研究表明，對于金屬銅來說，表面粗糙度越大腐蝕行為越嚴(yán)重；對于表面修飾了低表

3、面能物質(zhì)的銅來說，表面粗糙度越大，腐蝕行為越輕微。
　　3.從界面鍵合方式的角度考察其對超疏水防腐蝕性能的影響。發(fā)展了一種針對鈦合金(Ti6Al4V)的刻蝕體系(5％Wt HF和5%Wt HF-15%Wt H2O2)，通過不同刻蝕劑的刻蝕反應(yīng)，獲得不同表面化學(xué)成分(HF刻蝕得到表面無氧化層，HF-H2O2刻蝕得到表面氧化層)的基材表面，最后修飾全氟烷基硅烷，來獲得不同界面鍵合方式的超疏水表面。研究表明，表面TiO2為全氟烷基硅烷的

4、化學(xué)鍵合提供了活性位點(diǎn)，提高了超疏水表面穩(wěn)定性；同時，表面TiO2具有腐蝕防護(hù)性能。這兩個因素使得表面含有氧化層的超疏水表面防腐蝕性更加優(yōu)異。
　　4.從薄膜微觀結(jié)構(gòu)的角度考察其對超疏水防腐蝕性能的影響。通過化學(xué)刻蝕在銅表面獲得粗糙結(jié)構(gòu)，然后在其表面制備兩種結(jié)構(gòu)類似的自組裝薄膜(Cu-PFDT、Cu-MPTMS-PFDTS)。兩種自組裝薄膜的頭基(-SH)、尾基(-CF3)均相同，不同點(diǎn)在于Cu-MPTMS-PFDTS含有側(cè)向交聯(lián)