fe及納米晶fe與水的表面潤濕性研究

1、 編 號： 碩士學(xué)位論文 碩士學(xué)位論文 題 目：Fe 及納米晶 Fe 與水的表面潤濕性研究 培 養(yǎng) 單 位： 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 凝聚態(tài)物理 指 導(dǎo) 教 師： 封文江 副教授 王勝剛 研究員 研 究 生： 董莉 完 成 時 間： 二〇一二年三月 沈陽師范大學(xué)研究生處制 類 別 全日制研究生 教育碩士 同等學(xué)力 I Fe 及納米晶 Fe 與水的表面潤濕性研究 摘 要 潤濕性作

2、為固體材料表面的一種重要性質(zhì)，具有十分重要的研究價值，它是由材料的微觀幾何結(jié)構(gòu)和表面的化學(xué)組成共同決定的。目前，已經(jīng)制備了許多超疏水和超親水材料，但對于表面潤濕性可控材料的研究報道較少，因此找到具有優(yōu)良潤濕性并且可能通過簡單有效的方法控制其潤濕性的材料是十分必要的。金屬納米晶材料的優(yōu)異性能主要表現(xiàn)在力學(xué)上的高硬度、高強度和良好的塑性和韌性；化學(xué)上的強抗蝕性和強的活化能力等。本文以工業(yè)純 Fe(Conventional polycryst

3、alline ingot iron ,CPII)和工業(yè)納米晶Fe(Bulk nanocrystalline ingot iron, BNII)為研究對象，重點探討了表面形貌、表面電子結(jié)構(gòu)與時效對金屬表面潤濕性的影響，旨在探究純 Fe 與納米晶 Fe 的表面結(jié)構(gòu)與潤濕性能之間的關(guān)系，為下一步表面涂層的潤濕性做好鋪墊。 本論文研究制備了 CPII 與 BNII 的金相樣品， 用接觸角測量儀 （DSA100， Kruss Co.）測定金相樣品

4、的靜態(tài)、動態(tài)接觸角；通過用掃描電子顯微鏡和白光干涉輪廓測量儀測定金相樣品的表面形貌及表面粗糙度，來表征樣品表面的微結(jié)構(gòu)；然后用表面分析儀對金相樣品進行 X 射線光電子譜實驗，對樣品的 XPS 實驗結(jié)果分析得到金相樣品的表面成分及含量，最后將金相樣品的靜態(tài)接觸角測量結(jié)果代入接觸角測量儀的軟件中，計算出金相樣品的表面自由能。 研究表明，在相同制備條件下，放置時間為 1 天的 CPII 及 BNII 的靜態(tài)接觸角都隨著粗糙度的增大而減小且 B

5、NII 的潤濕性較好，放置 24 天的 CPII 及 BNII 的靜態(tài)接觸角都隨著粗糙度的增大而增加，由于樣品表面的不均勻性引起的接觸角滯后現(xiàn)象，對于親水性較強材料靜態(tài)接觸角更接近于后退角而疏水性較強的材料更接近于前進角，靜態(tài)、動態(tài)接觸角和粗糙度的關(guān)系與 Wenzel 模型的規(guī)律一致；CPII 和 BNII 在空氣中放置相同的時間后，CPII 的氧化程度大于 BNII 的氧化程度，說明 BNII 的抗氧化性更好；對表面自由能的計算得出