论文部分内容阅读
超疏水表面由于具有显著的自清洁性能，可以在很大程度上减小固体表面与水层之间的粘附力，可以有效地起到抗覆冰效果等特点，因此广泛地应用于服装纺织、工业生产、航海运输、建筑物、高压电线电缆等实际工程方面。但是，工艺流程复杂、成本高、易脱落、环境耐久性差等一些实际问题仍然没有得到很好的解决，这些因素在很大程度上限制了超疏水表面在实际工程中的应用。本论文通过使用水热法，在铝基底表面制备出了具有层状微纳复合结构的薄膜，经过简单的化学修饰后具有很好的超疏水性能和疏冰性能，并且薄膜跟铝基底有很好的粘附作用，具有很好的机械稳定性能。本文主要研究内容如下：(1)利用水热法，反应时间为5h，反应温度为60℃，通过改变不同的氨水浓度，即NH23·H2O/Zn+摩尔浓度比例，来控制铝基底上“长出”的薄膜的微观结构形貌以及化学物质组成。(2)对所制备出的不同样品通过使用SEM进行表面形貌分析，利用XRD来分析表面化学物质组成。对这两种测试结果进行对比和分析可知，在NH3·H2O/Zn2+摩尔浓度比例为0.75:1时，所制备的薄膜是具有层状“纳米墙”结构的Zn-Al LDH化合物，水滴静态接触角为161.39°，滚动角小于10°；在NH2+3·H2O/Zn摩尔浓度比例为1.25:1时，所制备的薄膜是具有层状微纳复合结构的Bayerite/Zn-Al LDH复合物，水滴静态接触角167.32°，滚动角小于3°。(3)通过在–10℃低温环境下观察每个样品表面水滴的结冰时间，发现具有层状微纳复合结构的Bayerite/Zn-Al LDH超疏水薄膜延迟结冰时间为380s，优于具有层状“纳米墙”结构的Zn-Al LDH超疏水薄膜，延迟结冰时间为249s。可见，超疏水表面的微观结构对其结冰延迟时间有直接影响。通过测试出具有不同接触角的表面所具有的粘附力大小，得知所制备的超疏水表面都有效地降低了冰层与基底表面之间粘附作用。具有层状“纳米墙”结构的Zn-Al LDH超疏水表面和具有层状微纳复合结构的Bayerite/Zn-Al LDH超疏表面的抗覆冰粘附性能分别提高了3.05倍和8倍。通过相关的抗覆冰测试、SEM及XRD测试分析结果可知，表面微观形貌对超疏水表面抗覆冰行为起着决定性的作用，表面粗糙度越大，疏冰能力越强。