銅基底制備微-納米結(jié)構(gòu)超疏水薄膜及其防覆冰性能研究.pdf

1、浸潤(rùn)性是固體表面的重要性質(zhì)之一,主要是由材料表面的微/納米形貌和其表面的化學(xué)組成所共同決定。近年來,科研人員受到“荷葉效應(yīng)”的激發(fā),對(duì)于水滴與材料表面接觸角超過150°的超疏水表面產(chǎn)生了極大的研究興趣。本論文著重于低成本、簡(jiǎn)單化和實(shí)用化的要求,采用化學(xué)沉積法在金屬銅基底上制備了不同表面形貌的超疏水薄膜材料,并且對(duì)薄膜的微觀結(jié)構(gòu)以及物性特征進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:
　　第一,運(yùn)用簡(jiǎn)單的“化學(xué)浴兩片沉積法”在金屬銅表面制備

2、了分形結(jié)構(gòu)的氫氧化鋁薄膜。實(shí)驗(yàn)利用銅片與鋁片不同的活潑性,在氨水環(huán)境下發(fā)生了異相成核反應(yīng),最后得到了分形結(jié)構(gòu)的氫氧化鋁薄膜。將制備的氫氧化鋁薄膜用硬脂酸修飾以后,可以將原本超親水的氫氧化鋁薄膜轉(zhuǎn)變成超疏水性質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)研究中,通過對(duì)氨水的量和反應(yīng)時(shí)間的調(diào)控,發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用25％氨水3 ml和反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)的時(shí)候,實(shí)驗(yàn)就可以得到比較理想的超疏水薄膜。其中在最優(yōu)條件下,樣品的接觸角達(dá)到了165.14°,并且具有很小的滾動(dòng)角。
　　第二,通

3、過在400℃燒結(jié)上一部分得到的氫氧化鋁薄膜2小時(shí),可以得到氧化鋁薄膜。通過掃描電鏡可以觀察到氧化鋁薄膜具有類似于荷葉表面的微/納米結(jié)構(gòu)。得到的氧化鋁薄膜通過使用X衍射分析(XRD)和傅里葉紅外(FTIR)證實(shí)了是η-Al2O3。將制備的氧化鋁表面結(jié)構(gòu)修飾以后,液滴接觸角可以達(dá)到158.47°。通過對(duì)比分析氧化鋁薄膜與天然荷葉表面性質(zhì),證實(shí)了表面形貌結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成是影響固體表面潤(rùn)濕性的決定性因素。
　　第三,在這一部分中,采用化學(xué)浴

4、沉積方法在金屬銅表面上制備氧化鋅薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在以硝酸銨為添加劑的時(shí)候,得到的是納米棒狀的氧化鋅薄膜;而用檸檬酸鈉代替硝酸銨,卻得到的是六棱柱狀的氧化鋅薄膜。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)理的討論,可以得出微/納米形貌的成核與生長(zhǎng)受添加劑成分結(jié)構(gòu)的影響的結(jié)論。通過對(duì)氧化鋅薄膜進(jìn)行自組裝單分子膜(SAMs),可以得到液滴接觸角155.31°的納米棒狀氧化鋅薄膜與151.87°的六棱柱狀的氧化鋅薄膜。而且還對(duì)超疏水表面的自清潔性能進(jìn)行了研究。