钛基超双疏表面的制备及其润湿性控制

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1、硕士学位论文钛基超双疏表面的制备及其润湿性控制FabricationofSuperamphiphobicSurfacesonTitaniumSubstratcFabricationOtperaphobic5urtaces0nbstratesandResearchonWettabilityControl作者姓名：陆遥学号：21004209大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个

2、人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：丛基超丛蓝塞亘鲍剑釜区基涸湿丝控剑作者签名：—早适l吼丛年上月阜日大连理工大学硕士学位论文摘要超疏水表面具有自清洁、流体减阻、耐腐蚀、抗结冰结霜等优良特性，然而现有超疏水表面大多易被油污污染而失效，制约了超疏水表面的实际应用。超双疏表面是指对水和油的接触角都大于1500的表面，超双疏表面不但可应用于油性环境，且几乎具有所有超疏水表面的性质。钛是一种耐腐蚀性好、比强度高、密度

3、小的金属，在航空、航天、汽车、信息工程、生物医学、核工业以及造船业中都有广泛应用。因此，在钛基底上制备超双疏表面具有重要研究价值。针对现有超双疏表面的制备方法存在的成本较高和环境污染等问题，提出一种利用中性电解液电化学刻蚀的方法制备超双疏钛表面。利用经济、环保、中性的溴化钠(NaBr)电解液对钛进行电化学刻蚀，构建超双疏表面和超疏水表面所需的微观形貌，用氟硅烷乙醇溶液对刻蚀的钛表面进行低表面能处理，分别得到超疏水表面和超双疏表面。利用扫描电子显微镜对所获微观形貌进行对比观察显示：表面微观形貌为凹角结构的表面，氟化处理后润湿性表现为超双疏；表面微观形貌为纳米片状结构的表面，氟

4、化处理后润湿性表现为超疏水。利用X射线干涉仪、傅立叶红外光谱仪和能谱分析仪对超双疏、超疏水和普通表面进行晶体结构和化学成分进行分析，结果显示，晶体结构对钛表面润湿性无显著影响；超双疏表面和超疏水表面都存在低表面能的氟硅烷，而普通表面则没有。对反应物、反应过程和生成物进行分析，发现在整个加工过程中，溶液始终呈中性，环境友好性较好；反应生成物Ti(OH)4和H2对环境负面影响也较小。此外，论文还研究了电化学加工参数对钛表面润湿性的影响规律。结果表明，钛表面的微观结构是影响表面润湿性的重要因素；电流密度和加工时间对润湿性影响较大；电解液温度对表面疏水性影响较小，但对表面疏油性影响

5、较大；电解液浓度对润湿性影响较小。利用电化学参数对表面润湿性的影响规律，可有效控制钛表面润湿性，并分别制备出超双疏、超双亲、超疏水亲油及超疏水疏油表面。关键词：电化学刻蚀；超双疏表面；超疏水表面；环境友好性；润湿性控制钛基超双疏表面的制备及其润湿性控制FabricationofSuperamphiphobicSurfacesonTitaniumSubstratesandResearchonWettabilityControlAbstractSuperhydrophobicsurfaceshavemanyspecialproperties，suchasself-cleanin

6、g，dragreduction，corrosionresistance，anti—icing，vapourfilmcollapsesuppressioninnuclearpowerplantsandSOon．However，superhydrophobicsurfacesmaylosetheself-cleaningabilityinoilycircumstances．Whichhindertheirapplications．Toovercomethisproblem，superamphiphobicsurfacewasproposed．Superamphiphobicsu

7、rfacesCannotonlybeusedinoilyconditions，butalsohavealmostallthepropertiesofsuperhydrophobicsurfaces．Titanium，theSO．calledaerospacemetal，iswidelyusedinaerospace，automobile，informationengineering，biomedicine，nukeindustry，andshipbuildingindustryforitsvariousadvant