金属基超双疏表面的制备及其耐用性能研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guozhenhui11
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超疏水表面由于其独特的疏水性能,在自清洁、无损液滴传输、流体减阻、耐腐蚀等领域得到广泛应用,但在使用过程中超疏水表面易被油性物质污染,导致表面超疏水性能的失效而制约了其实际应用。此外,制备的超双疏表面因其耐用性低等缺点也限制了其应用和推广。因此,制备耐用型金属基超双疏表面具有极其重要的研究价值。  本文采用高速电火花线切割加工方法,在典型金属表面加工双尺度和多尺度微观结构,经低表面能物质处理后实现超双疏功能,并对制备的双尺度和多尺度超双疏表面润湿性机理进行了分析。研究了电加工参数对试样表面润湿性的影响,并通过耐磨性能试验、抗粘附性能试验、环境温度稳定性试验、抗挤压试验、抗水洗试验评估超双疏金属表面的耐用性能,结论如下:  1、高速电火花线切割可在不锈钢、铝合金和黄铜表面成功构建双尺度和多尺度复合结构。构建双尺度和多尺度复合结构的金属表面,经低表面能物质修饰后,水在不锈钢表面上的静态接触角提高至153.7±3.1°,水、甘油、乙二醇在黄铜和铝合金表面上的接触角分别为155.3±3.7°、154.7±2.9°、154.1±3.1°和154.8±3.1°、154.1±2.8°、153.4±3.6°,实现了超疏水不锈钢表面和超双疏性黄铜与铝合金表面的制备。  2、制备的双尺度和多尺度复合结构可以捕获大量的空气,导致液滴在其表面形成复合接触。双尺度复合结构表面接触状态符合Cassie模型,而多尺度复合结构表面与C′-C″模型相符。  3、随着脉冲宽度和功率管个数的增加,水、甘油和乙二醇在金属表面的接触角均减小,滚动角均增加,而脉冲间隔参数对金属表面润湿性影响不大。  4、制备的超双疏不锈钢、铝合金和黄铜表面具备良好的耐磨性能和润湿性能稳定性。
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