超疏水铜表面的制备及性能研究

论文摘要

金属超疏水基体在自洁、抗侵蚀、减阻减摩、防结垢等研究领域中具有重要性和工业应用的巨大前景。而纯铜在工业、生活中有着举足轻重的地位，所以，采用一定材料对其进行超疏水化，使其能够抗腐，从而达到长久应用。在本文里，作者阐述了直接浸泡、刻蚀二种快捷、简单的超疏水薄膜构筑方法，在铜试样上获得了预期的结果：构筑出了超疏水薄膜。（1）采用棕榈酸-乙醇溶液为疏水剂，利用直接浸泡法在纯铜表面上构筑了超疏水薄膜。纯铜基底超疏水薄膜最佳构筑工艺→0.03mol/L棕榈酸-乙醇溶液，室温（20℃～22℃），浸泡144小时。通过SEM、高精密电子天平、接触角测量器和FTIR对超疏水表面进行分析。实验结果表明：纯铜试样表面形成了100μm～200μm大小的草状棕榈酸铜微簇，接触角达到了150o，具有较好的抗结垢性能。（2）采用酸（硝酸、盐酸、冰醋酸）、碱（氢氧化钠、氢氧化钾）或盐（过硫酸钾、过硫酸铵、硝酸铜）对铜试样表面进行刻蚀，再通过氟硅烷对刻蚀后的纯铜基体进行低表面化。通过SEM、接触角测量器、数码相机等对疏水基体进行分析。HNO3-CTAB方法，疏水膜的最佳构筑工艺→5mol/LHNO3-1.2mmol/LCTAB，室温（20℃～22℃），浸泡20小时，构筑出坑形微簇，其大小为90nm－120nm，接触角（CA）达到了104°。盐酸-冰醋酸刻蚀法构筑出阶层状位错，接触角（CA）达到了133°。氢氧化钠-过硫酸铵刻蚀法构筑出了具有黑色光滑结构的疏水薄膜。氢氧化钠-硝酸铜刻蚀法构筑出了具有三角形片状结构的疏水薄膜。氢氧化钾-过硫酸钾刻蚀法构筑出了花瓣状的疏水薄膜。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 引言
• 1.1 超疏水原理
• 1.1.1 理想接触角
• 1.1.2 非理想接触角
• 1.1.3 滚动角
• 1.1.4 滞后接触角
• 1.2 超疏水构筑技术
• 1.2.1 自组装技术
• 1.2.2 电化学技术
• 1.2.3 气相沉积技术
• 1.2.4 凝胶溶胶技术
• 1.2.5 阳极氧化技术
• 1.2.6 模板技术
• 1.2.7 直接成膜技术
• 1.2.8 刻蚀技术
• 1.2.9 涂料技术
• 1.3 超疏水的现状与不足
• 1.3.1 生物启发
• 1.3.2 表征手段
• 1.3.3 研究机构
• 1.3.4 存在的问题
• 1.4 论文内容与创新
• 第2章 直接浸泡法构筑纯铜的超疏水表面
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂和仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 表征方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 超疏水膜 SEM 分析
• 2.2.2 超疏水膜 FTIR 分析
• 2.2.3 棕榈酸乙醇浓度对纯铜超疏水膜润湿性的影响
• 2.2.4 浸泡时间对纯铜超疏水膜润湿性的影响
• 2.2.5 浸泡温度对纯铜超疏水膜润湿性的影响
• 2.2.6 回归组合设计
• 2.2.7 抗结垢性能
• 2.3 小结
• 第3章 化学刻蚀技术构筑疏水铜膜
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂与仪器
• 3 刻蚀法'>3.2 CTABHNO₃刻蚀法
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 表征方法
• 3.2.3 结果与讨论
• 3COOH 刻蚀法'>3.3 HClCH₃COOH 刻蚀法
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 结果与讨论
• 4）₂S₂O₈ 刻蚀法'>3.4 NaOH（NH₄）₂S₂O₈刻蚀法
• 3.4.1 实验方法
• 3.4.2 结果与讨论
• 3 刻蚀'>3.5 NaOHCu（NO）₃刻蚀
• 3.5.1 实验方法
• 3.5.2 结果与讨论
• 2S₂O₈ 刻蚀法'>3.6 KOH K₂S₂O₈刻蚀法
• 3.6.1 实验方法
• 3.6.2 结果与讨论
• 3.7 小结
• 第4章 总结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢