金屬基體超疏水表面的制備及其海洋防腐防污功能的研究.pdf

1、人類已經(jīng)進(jìn)入海洋開發(fā)的新時(shí)代，海洋資源開發(fā)、海上運(yùn)輸、海港和海防建設(shè)等領(lǐng)域都需要大量的專用新型材料和新型表面防護(hù)技術(shù)，研究這些材料的制備科學(xué)和工藝技術(shù)、失效機(jī)制、探索未來海洋開發(fā)所需求的新概念表面防護(hù)理論和應(yīng)用領(lǐng)域預(yù)測(cè)顯得格外重要和迫切。而在金屬基體上構(gòu)建超疏水表面是近年來表面防護(hù)技術(shù)的一個(gè)新興領(lǐng)域，因此，研究不同金屬基體(包括金屬間化合物基體)超疏水表面的制備，以及其超疏水表面的海洋防腐蝕與防生物污損功能將對(duì)海洋表面防護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)

2、展有著深遠(yuǎn)的影響。 本課題以不同類型金屬(包括銅，鋁及鐵鋁金屬間化合物)為研究對(duì)象，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬和量子化學(xué)計(jì)算相結(jié)合的方法首先確定適合不同金屬的超疏水表面制備方法和制備體系，在銅表面使用表面自組裝法構(gòu)建十四烷酸分子層；對(duì)于金屬鋁，則先進(jìn)行陽極氧化，在表面構(gòu)建適合的微觀粗糙度，再浸泡于十四烷酸溶液中進(jìn)行組裝；而對(duì)于鐵鋁金屬間化合物，由于其特殊的組成結(jié)構(gòu)，可以使用雙層沉積法，先以物理吸附在材料表面形成一層單分子層，再在此分子層

3、上嫁接十四烷酸分子層。 這三種方法主要針對(duì)不同金屬表面結(jié)構(gòu)而定，既相互聯(lián)系，又有明顯不同。 利用原子力顯微鏡，掃描電鏡，橢圓偏振光測(cè)量?jī)x，接觸角測(cè)量?jī)x等手段對(duì)超疏水表面進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)在不同金屬基體上利用不同方法制備的超疏水表面，其微觀形貌有很大區(qū)別，在銅表面是類似于花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)，鋁表面則為樹葉狀結(jié)構(gòu)，而鐵鋁金屬間化合物表面則為類似于荷葉表面的乳突結(jié)構(gòu)，雖然三種金屬表面形貌各異，但都滿足一定的表面粗糙度，這也是超疏水表面形成

4、的必備條件之一； 進(jìn)而通過電化學(xué)手段對(duì)不同金屬表面超疏水膜的抗海水腐蝕能力進(jìn)行橫向與縱向的評(píng)測(cè)，經(jīng)動(dòng)電位極化曲線分析得出，超疏水膜的存在，使陽極和陰極電流都明顯減小，腐蝕電位Ecorr正方向移動(dòng)，說明超疏水表面的存在阻止了金屬基體的陽極溶解過程。Nyquist與Bode譜解析與等效電路數(shù)據(jù)擬合顯示，超疏水表面對(duì)于銅，鋁，鐵鋁金屬間化合物的緩蝕效率可分別達(dá)到99％，97％和86％。 說明超疏水表面的形成有效阻止了海水對(duì)于金