細長鈦管內表面TiO2微納結構的可控制備及疏水改性研究.pdf

1、金屬鈦管因其高比強度和耐腐蝕性，被廣泛應用于海水淡化設備的熱交換器中。通過在鈦管內表面制備微納結構的超疏水涂層，能夠實現降阻節(jié)能的目的，因此具有重要的研究價值和應用前景。采用傳統(tǒng)陽極氧化方式，在鈦管內表面制備二氧化鈦（TiO2）納米管過程中，基體和陰極之間的配置方式嚴重影響溶液中的電場分布，進而影響納米管的均勻性。因此，亟待開發(fā)適合細長鈦管的陽極氧化方式，以獲得均勻且超疏水的納米管涂層。
　　本研究以內徑3mm的鈦管為基體，采用同

2、軸陽極氧化法，系統(tǒng)研究納米管在鈦管內表面的生長特性。在此基礎上，開發(fā)了動態(tài)陽極氧化法，實現在長度930mm鈦管內表面均勻化制備TiO2納米管陣列。通過氟硅烷修飾，實現了內表面超疏水涂層。結果表明，在靜態(tài)同軸陽極氧化法中，鈦管內表面的TiO2納米管在1 h達到500 nm的生長極限，并且其表面形貌不隨陽極氧化時間的延長而發(fā)生改變。陽極氧化過程產生氣泡致使電解液溢出，影響了鈦管頂端納米管的生長。設計和開發(fā)了動態(tài)同軸陽極氧化法。結果表明，鈦管

3、內表面TiO2納米管的生長與溶液流速密切相關。當流速為12.2μL/s和64.2μL/s時，可分別在長度為100 mm和930 mm鈦管內表面均勻生長TiO2納米管陣列。當流速為12.2μL/s時，隨著陽極氧化時間的延長，TiO2納米管表面逐漸出現納米線；在陽極氧化4h時，鈦管內表面被均勻的團簇狀納米線完全覆蓋。這些納米線在超聲清洗15 min后可被完全去掉，留下完全開口的均勻納米管陣列。具有納米線和納米管分級結構的鈦管內表面，經氟硅烷