金屬基超疏水表面的制備及憎水憎冰性研究.pdf

1、輸電線路覆冰的危害極大，超疏水涂層法與其他方法相比在防止導線覆冰方面已顯示了極大的潛力。目前，通過在導線金屬基材表面構(gòu)造微納米雙階層結(jié)構(gòu)，人們已經(jīng)制備出了許多超疏水表面，并對其靜態(tài)憎水性進行了研究。然而，現(xiàn)有超疏水表面的研究主要集中在靜態(tài)憎水性和憎冰性方面，對于超疏水表面的動態(tài)碰撞特性研究較少。因此，研究超疏水表面的動態(tài)水滴碰撞特性及其與憎冰性的關(guān)系，為導線防覆冰涂層的制備和應(yīng)用提供依據(jù)是一項很有意義的課題。
　　本文首先開發(fā)出了

2、簡單方便的超疏水表面制備方法，在鋁和銅金屬基體上制備了超疏水表面，系統(tǒng)測試了超疏水表面的靜態(tài)憎水性、動態(tài)水滴碰撞特性和憎冰性，研究分析了超疏水表面微結(jié)構(gòu)與其憎水憎冰性的關(guān)系。
　　(1)采用化學刻蝕法，利用六水合硝酸鋅和六次甲基四胺為反應(yīng)物，在鋁金屬基體表面進行刻蝕，然后用硬脂酸對刻蝕后的表面進行疏水化處理。用掃描電鏡、接觸角測量儀和動態(tài)水滴碰撞測試平臺等對表面進行了表征。結(jié)果表明，反應(yīng)物的配比和總濃度與表面的微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，通過

3、調(diào)節(jié)反應(yīng)物的用量，在鋁表面上可以構(gòu)造出厚度和空隙度不同的片層狀凸起結(jié)構(gòu);當六水合硝酸鋅和六次甲基四胺配比在1∶1～1∶2時，片層狀凸起的空隙度隨著總濃度的增加而減小，厚度則隨著總濃度的增加而增加，當總濃度為0.36mol·L-1時，表面靜態(tài)接觸角可達151.4°，顯示出超疏水性，其室溫和低溫動態(tài)水滴碰撞特性優(yōu)良，同時也顯示了良好的防覆冰特性。
　　(2)采用堿刻蝕法和電化學沉積法，在銅金屬基體表面進行刻蝕，然后用硬脂酸對刻蝕后的表

4、面進行疏水化處理。用掃描電鏡、接觸角測量儀和動態(tài)水滴碰撞測試裝置等對表面進行了表征。結(jié)果表明，堿刻蝕法下的反應(yīng)時間與表面的微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，隨著反應(yīng)時間的延長，在銅表面上分別可以構(gòu)造出棒狀、管狀和片層花狀的突起結(jié)構(gòu);當反應(yīng)時間為10min或2.5h時，其表面靜態(tài)接觸角均超過了150°，表現(xiàn)為超疏水性;而當反應(yīng)時間為1.0h時，其室溫和低溫動態(tài)水滴碰撞特性最好，同時也顯示了良好的防覆冰特性。在電化學沉積法情況下，其電流大小與表面微結(jié)構(gòu)密切相