鎂合金及硅基底超疏水表面的制備與性能研究.pdf

1、超疏水表面因其在人們的日常生活和國民生產(chǎn)各個領(lǐng)域有著巨大的應用前景而受到研究者的廣泛關(guān)注。對自然界超疏水表面的研究發(fā)現(xiàn)，固體表面的潤濕性是由材料表面的化學組成（表面自由能）和表面微觀形貌決定的，通過改變固體表面的微觀結(jié)構(gòu)和表面自由能可以實現(xiàn)對固體材料表面潤濕性的調(diào)控。本文基于上述理論，從表面微觀結(jié)構(gòu)和表面自由能兩個方面著手，利用多種技術(shù)手段構(gòu)建適當?shù)谋砻嫖⒂^結(jié)構(gòu)，同時對材料的表面自由能加以調(diào)控，實現(xiàn)了對不同基底材料潤濕性的調(diào)控，為超疏水

2、表面的制備提供了新的工藝手段和方法。
　　 1.通過激光加工技術(shù)在硅、鎂合金表面構(gòu)造規(guī)則的粗糙表面結(jié)構(gòu)，利用自組裝技術(shù)進行氟化硅烷修飾，制備得到具有超疏水性的硅、鎂合金表面。研究了具有規(guī)則形貌結(jié)構(gòu)的改性表面與接觸角之間的關(guān)系，通過建立數(shù)學模型對超疏水表面的潤濕狀態(tài)進行分析，闡明了基于激光加工與自組裝技術(shù)構(gòu)建硅、鎂合金表面的超疏水狀態(tài)符合Cassie-Baxter狀態(tài)模型。
　　 2.基于位錯刻蝕理論，利用自制溶液刻蝕處理

3、鋁鎂合金試樣構(gòu)建微觀粗糙結(jié)構(gòu)，通過自組裝技術(shù)降低微觀粗糙表面自由能，制備得到鋁鎂合金超疏水表面。研究發(fā)現(xiàn)，刻蝕時間的不同使制備得到的超疏水表面與水滴之間的黏附力存在明顯差異，分析認為，這種黏附力的差異是水滴在具有不同微觀結(jié)構(gòu)表面上所處的狀態(tài)不同造成的。
　　 3.利用微弧氧化技術(shù)在MB8鎂合金表面生成微觀粗糙結(jié)構(gòu)，再利用自組裝技術(shù)獲得了鎂合金基底超疏水表面。對試樣表面進行微摩擦學測試表明，致密層和疏松層以及經(jīng)自組裝分子膜修飾后的

4、膜層均具有比鎂合金基底具有更好的耐磨性能;基于自組裝技術(shù)制備的疏水/超疏水表面形成的邊界潤滑膜在一定載荷條件下均能有效地降低基底的摩擦系數(shù)，邊界潤滑膜失效后，基底表面特性占主導地位。
　　 4.利用微弧氧化技術(shù)在MB8鎂合金表面生成微細表面結(jié)構(gòu)，利用環(huán)氧樹脂溶液和納米二氧化硅分散液對該表面進行涂覆處理，形成二氧化硅納米顆粒均勻分布的粗糙表面，再利用全氟硅烷改性后，制備得到具有微/納二元粗糙結(jié)構(gòu)的超疏水性復合涂層。研究表明，此表面