【摘 要】
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因具有自清洁、耐腐蚀、低摩擦、减阻和抗粘附等优异特性,超疏水/超疏油表面有着很好的应用前景,因此其制备也一直备受国内外研究者的关注。目前所制备的金属基超疏水/超疏油
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因具有自清洁、耐腐蚀、低摩擦、减阻和抗粘附等优异特性,超疏水/超疏油表面有着很好的应用前景,因此其制备也一直备受国内外研究者的关注。目前所制备的金属基超疏水/超疏油表面大多存在工作寿命不足、可靠性不高等问题。对此,本文提出采用刻蚀法来制备碳化硅颗粒增强铝基(SiC/Al)复合材料超疏水/超疏油表面,以期制备出耐侯性更好、工作寿命更长、可靠性更高的自清洁表面。本文以SiC/Al复合材料为基材,重点研究分析了刻蚀表面的微观形貌特征和润湿特性,评价了表面的超疏水/超疏油效果,并特别对超疏水/超疏油表面的耐热冲击能力进行了测试。主要研究内容如下:(1)研究分析了采用Beck试剂对SiC/Al复合材料进行化学刻蚀所制备表面的微观形貌和润湿特性,并评价了其耐热冲击能力。结果表明:历经较短的刻蚀时间(5s)后,SiC/Al复合材料的刻蚀表面呈现出由微米级粒状结构和纳米级凹坑结构复合而成的层次性完美的微观结构特征;修饰后,刻蚀表面拥有极好的超疏水特性,表面接触角高达165.7o,滚动角低至3o。(2)研究分析了SiC/Al复合材料经电化学蚀刻后的表面的微观形貌和润湿特性,并评价了其耐热冲击能力。结果表明:较高电流密度(6A/dm2)刻蚀后的SiC/Al复合材料表面呈现出由微米级“粒状”结构和纳米级结构(颗粒状和波鳞状)复合而成的微-纳双层结构特征;基于SiC/Al复合材料能够通过电化学蚀刻技术制备出静态接触角高达160.7o、滚动角为4o的超疏水自清洁表面。(3)研究分析了采用电化学刻蚀-沸水组合处理方法在SiC/Al复合材料表面所制备的表面的微观形貌和润湿特性,并评价了其耐热冲击能力。结果表明:电化学刻蚀-沸水浸泡组合处理后的SiC/Al复合材料表面布满了纳米级线状结构,且随着蚀刻时间的延长,表面覆盖的纳米级线状结构分布更趋密集;基于SiC/Al复合材料能够通过电化学蚀刻-沸水浸泡组合处理技术制备出水滴的静态接触角高达161.2o、油滴的静态接触角高达155o、水滴的滚动角低至2o及油滴的滚动角低至20o的超双疏表面;与纯Al相比,基于SiC/Al复合材料更容易制备出超疏水/超疏油表面,且所制备表面具有更好的耐热冲击能力。该方案具有广阔的应用前景。
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