fe及納米晶fe與水的表面潤(rùn)濕性研究

1、 編 號(hào)： 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(rùn)濕性研究 培 養(yǎng) 單 位： 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)： 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(shí) 間： 二〇一二年三月 沈陽(yáng)師范大學(xué)研究生處制 類(lèi) 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(rùn)濕性研究 摘 要 潤(rùn)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?jī)r(jià)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(duì)于表面潤(rùn)濕性可控材料的研究報(bào)道較少，因此找到具有優(yōu)良潤(rùn)濕性并且可能通過(guò)簡(jiǎn)單有效的方法控制其潤(rùn)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(qiáng)度和良好的塑性和韌性；化學(xué)上的強(qiáng)抗蝕性和強(qiáng)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(duì)象，重點(diǎn)探討了表面形貌、表面電子結(jié)構(gòu)與時(shí)效對(duì)金屬表面潤(rùn)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(rùn)濕性能之間的關(guān)系，為下一步表面涂層的潤(rùn)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(cè)量?jī)x （DSA100， Kruss Co.）測(cè)定金相樣品

4、的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)接觸角；通過(guò)用掃描電子顯微鏡和白光干涉輪廓測(cè)量?jī)x測(cè)定金相樣品的表面形貌及表面粗糙度，來(lái)表征樣品表面的微結(jié)構(gòu)；然后用表面分析儀對(duì)金相樣品進(jìn)行 X 射線光電子譜實(shí)驗(yàn)，對(duì)樣品的 XPS 實(shí)驗(yàn)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(cè)量結(jié)果代入接觸角測(cè)量?jī)x的軟件中，計(jì)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(shí)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(rùn)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(duì)于親水性較強(qiáng)材料靜態(tài)接觸角更接近于后退角而疏水性較強(qiáng)的材料更接近于前進(jìn)角，靜態(tài)、動(dòng)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(shí)間后，CPII 的氧化程度大于 BNII 的氧化程度，說(shuō)明 BNII 的抗氧化性更好；對(duì)表面自由能的計(jì)算得出