铝锌金属表面的超双疏改性及其自清洁性能

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本文铝、锌金属为基底,采用金辅助化学湿法刻蚀法、水热法等技术手段构筑表面微纳结构,并借助气相沉积技术降低表面微纳结构的表面自由能,得到了超双疏表面,着重研究了该表面的动态润湿性和它的自清洁性能;并且利用一步喷涂法在铝锌基底上实现超双疏自清洁。论文最后探索了以硅为基底,基于油膜滑性的新型自清洁表面的制备技术。研究发现:(1)采用化学湿法刻蚀法,以中性的KCl水溶液为刻蚀液,在铝基底上得到了一种无序的、纳米级绒毛状的表面微结构。经氟硅烷(FAS)改性后,铝基表面呈超疏水高疏油性,且具有良好的自清洁特性。所制备表面对去离子水和表面张力从63mN/m的丙三醇到45.2mN/m的二甘醇范围内的油类均有抵制性,这些测试液滴在该表面上的滑动角均小于10°,显示了良好的动态润湿性。(2)水热法在锌基底上制备的ZnO纳米棒薄膜表面呈超亲水状态,静态接触角为0°。经FAS改性后,ZnO纳米棒薄膜表面的润湿性发生了显著改变,由超亲水超亲油转变为超疏水高疏油。去离子水、丙三醇和甲酰胺在该薄膜表面上的滚动角均小于10°,显示了良好的动态润湿性。但二甘醇在该薄膜表面上的滚动角较大,动态润湿性较差。(3)喷涂法制备的全氟辛酸铜涂层表面具有双疏性和自清洁特性。去离子水和丙三醇、甲酰胺、二甘醇油类液体在所制备涂层表面上的滚动角均小于12°,表现出较好的动态润湿性。对于表面张力只有27.5mN/m的正十六烷在该表面上的静态接触角也能达到122°,但液滴粘着在涂层表面上,不发生滚动。(4)在硅基上制得的新型自清洁滑性预浸润表面具有优异的滑动性能和良好的自清洁性能。所有测试液滴(水和油)在该表面上的滑动角均小于10°。对于表面张力只有27.5mN/m的正十六烷液滴,滑动角仅有6.5°。
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