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(dǎo)線覆冰方面已顯示了極大的潛力。目前，通過在導(dǎo)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(duì)其靜態(tài)憎水性進(jìn)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(duì)于超疏水表面的動(dòng)態(tài)碰撞特性研究較少。因此，研究超疏水表面的動(dòng)態(tài)水滴碰撞特性及其與憎冰性的關(guān)系，為導(dǎo)線防覆冰涂層的制備和應(yīng)用提供依據(jù)是一項(xiàng)很有意義的課題。
　　本文首先開發(fā)出了

2、簡(jiǎn)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(cè)試了超疏水表面的靜態(tài)憎水性、動(dòng)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(xué)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(jìn)行刻蝕，然后用硬脂酸對(duì)刻蝕后的表面進(jìn)行疏水化處理。用掃描電鏡、接觸角測(cè)量?jī)x和動(dòng)態(tài)水滴碰撞測(cè)試平臺(tái)等對(duì)表面進(jìn)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(dāng)六水合硝酸鋅和六次甲基四胺配比在1∶1～1∶2時(shí)，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(dāng)總濃度為0.36mol·L-1時(shí)，表面靜態(tài)接觸角可達(dá)151.4°，顯示出超疏水性，其室溫和低溫動(dòng)態(tài)水滴碰撞特性優(yōu)良，同時(shí)也顯示了良好的防覆冰特性。
　　(2)采用堿刻蝕法和電化學(xué)沉積法，在銅金屬基體表面進(jìn)行刻蝕，然后用硬脂酸對(duì)刻蝕后的表

4、面進(jìn)行疏水化處理。用掃描電鏡、接觸角測(cè)量?jī)x和動(dòng)態(tài)水滴碰撞測(cè)試裝置等對(duì)表面進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，堿刻蝕法下的反應(yīng)時(shí)間與表面的微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，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(dāng)反應(yīng)時(shí)間為10min或2.5h時(shí)，其表面靜態(tài)接觸角均超過了150°，表現(xiàn)為超疏水性;而當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1.0h時(shí)，其室溫和低溫動(dòng)態(tài)水滴碰撞特性最好，同時(shí)也顯示了良好的防覆冰特性。在電化學(xué)沉積法情況下，其電流大小與表面微結(jié)構(gòu)密切相