鈦合金表面微納結(jié)構(gòu)對(duì)其超疏水性能影響的研究.pdf

1、近年來(lái)，受到自然界荷葉效應(yīng)的啟發(fā)，與水的接觸角大于150°的超疏水材料的制備和應(yīng)用得到了人們廣泛關(guān)注。在自清潔材料、微流體裝置、液體運(yùn)輸、交通工具以及生物醫(yī)學(xué)等許多應(yīng)用領(lǐng)域中，超疏水材料展示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，超疏水材料的制備方法得到了非常迅速的發(fā)展，但現(xiàn)如今的制備方法中很難保證材料表面疏水性能的一致性，精密及超精密加工技術(shù)在保證材料表面結(jié)構(gòu)一致性方面是其它加工方法無(wú)法超越的，所以應(yīng)用機(jī)械加工的方法獲得具有超疏水性質(zhì)的材料表面會(huì)成為今

2、后的研究熱點(diǎn)。
　　疏水性是固體材料表面的重要特征之一，主要由材料表面的化學(xué)組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)共同決定的。從表面化學(xué)組成方面來(lái)考慮，固體表面的疏水性能僅僅取決于材料最外層的原子或原子基團(tuán)的性質(zhì)和排列情況，這是改變材料潤(rùn)濕性能的方法之一；另一方面，表面微觀幾何結(jié)構(gòu)和粗糙度對(duì)材料潤(rùn)濕性能也有非常重要的影響。近年來(lái)，隨著精密及超精密加工技術(shù)的飛速發(fā)展，加工尺度可以達(dá)到納米級(jí)，因此可以通過(guò)機(jī)械加工的方法在材料表面構(gòu)造微結(jié)構(gòu)，從而改變材料表

3、面的形貌和粗糙度，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料表面疏水性能控制，進(jìn)而得到具有超疏水性質(zhì)的材料表面。
　　本文基于超疏水的理論，從自然界荷葉效應(yīng)出發(fā)，設(shè)計(jì)了三種能使材料獲得超疏水性質(zhì)的微結(jié)構(gòu)，在超疏水經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出各種微結(jié)構(gòu)表面接觸角的理論預(yù)測(cè)公式?；诜肿觿?dòng)力學(xué)方法的原理，采用分子動(dòng)力學(xué)對(duì)二氧化鈦表面的疏水情況進(jìn)行仿真。通過(guò)在二氧化鈦表面建立微結(jié)構(gòu)模型，在具有微結(jié)構(gòu)和光滑的二氧化鈦表面進(jìn)行疏水情況的對(duì)比仿真，根據(jù)仿真結(jié)果分析表面微結(jié)構(gòu)對(duì)材料