銅基底制備微-納米結構超疏水薄膜及其防覆冰性能研究.pdf

1、浸潤性是固體表面的重要性質之一,主要是由材料表面的微/納米形貌和其表面的化學組成所共同決定。近年來,科研人員受到“荷葉效應”的激發(fā),對于水滴與材料表面接觸角超過150°的超疏水表面產生了極大的研究興趣。本論文著重于低成本、簡單化和實用化的要求,采用化學沉積法在金屬銅基底上制備了不同表面形貌的超疏水薄膜材料,并且對薄膜的微觀結構以及物性特征進行了研究。主要研究內容與結果如下:
　　第一,運用簡單的“化學浴兩片沉積法”在金屬銅表面制備

2、了分形結構的氫氧化鋁薄膜。實驗利用銅片與鋁片不同的活潑性,在氨水環(huán)境下發(fā)生了異相成核反應,最后得到了分形結構的氫氧化鋁薄膜。將制備的氫氧化鋁薄膜用硬脂酸修飾以后,可以將原本超親水的氫氧化鋁薄膜轉變成超疏水性質。在實驗研究中,通過對氨水的量和反應時間的調控,發(fā)現當使用25％氨水3 ml和反應時間為3小時的時候,實驗就可以得到比較理想的超疏水薄膜。其中在最優(yōu)條件下,樣品的接觸角達到了165.14°,并且具有很小的滾動角。
　　第二,通

3、過在400℃燒結上一部分得到的氫氧化鋁薄膜2小時,可以得到氧化鋁薄膜。通過掃描電鏡可以觀察到氧化鋁薄膜具有類似于荷葉表面的微/納米結構。得到的氧化鋁薄膜通過使用X衍射分析(XRD)和傅里葉紅外(FTIR)證實了是η-Al2O3。將制備的氧化鋁表面結構修飾以后,液滴接觸角可以達到158.47°。通過對比分析氧化鋁薄膜與天然荷葉表面性質,證實了表面形貌結構和化學組成是影響固體表面潤濕性的決定性因素。
　　第三,在這一部分中,采用化學浴

4、沉積方法在金屬銅表面上制備氧化鋅薄膜。實驗結果顯示,在以硝酸銨為添加劑的時候,得到的是納米棒狀的氧化鋅薄膜;而用檸檬酸鈉代替硝酸銨,卻得到的是六棱柱狀的氧化鋅薄膜。通過對實驗機理的討論,可以得出微/納米形貌的成核與生長受添加劑成分結構的影響的結論。通過對氧化鋅薄膜進行自組裝單分子膜(SAMs),可以得到液滴接觸角155.31°的納米棒狀氧化鋅薄膜與151.87°的六棱柱狀的氧化鋅薄膜。而且還對超疏水表面的自清潔性能進行了研究。