铝基与不锈钢基超疏水表面制备技术研究

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固体表面的润湿性代表了液体对固体表面的附着力与其内聚力间的相互作用。如今对于表面润湿性的研究体现在两个极端上,一是超亲水,二是超疏水。普遍认为具有超疏水性能的材料可以降低摩擦力,减少损耗。本论文研究的内容是针对液浮式转子微陀螺的转子而进行的,期望在铝基和不锈钢基体表面上制备出具有超疏性能的薄膜层。基于电化学法,快速高效地在铝基与不锈钢基体上制备综合性能良好的超疏表面,结合工艺特点和实验室现有条件,寻找一种方案能在转子材料上制备出具有大接触角、小滚动角的高性能超疏表面,从而改善微陀螺转子在高速水流下运行所带来的损耗与寿命问题。主要内容包括:采用大电流电化学刻蚀法与表面氟化相结合的方法,通过大电流氧化过程中铝表面的氧化铝纳米线溶解及塌陷的特点,快速构造具有金字塔形的微纳米复合结构。主要研究了刻蚀时间和电流密度对表面形貌与疏水性的影响,得到了具有良好疏水性能的微纳米表面结构,水滴与其的接触角可达到160±1°。采用化学-电化学两步刻蚀法与表面氟化相结合的制备工艺,对不锈钢基底进行超疏水制备。先以盐酸和硝酸的混合溶液为刻蚀液进行化学腐蚀,使不锈钢表面均匀的刻蚀出微米结构,再在高氯酸溶液中进行电化学阳极氧化,腐蚀出纳米结构,从而形成具有超疏性能的微纳米复合结构。制得的表面接触角可以提高到151±1°。主要研究了刻蚀时间、溶液浓度和电压对表面形貌以及超疏水性能的影响。
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