锆基非晶合金表面激光微结构化及其对润湿性的影响

来源 :吉林大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lvbei2008
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与传统晶态合金相比,非晶合金由于具有长程无序的原子结构而表现出较高的强度和弹性极限,在军事、体育、航空航天以及医疗器械等领域存在广泛的应用前景。极端润湿性表面在微流控、固体表面自清洁、流体减阻以及抗结冰等方面有着重要应用,在非晶合金材料上制备极端润湿性表面能够使其具备自清洁与流体减阻等性能,有望扩展非晶合金材料的功能应用。已有研究表明,固体表面分层微纳米结构与化学性质是影响润湿性能的重要因素。本文在现有研究基础上,使用纳秒激光辐照制备非晶合金表面分层微纳米结构,在不引入化学物质修饰的条件下,通过退火处理改变非晶合金表面润湿性。具体研究内容如下:首先,使用纳秒激光单点辐照非晶合金表面,获取能够诱导非晶合金表面产生分层微纳米结构的激光参数。在此基础上,开展点阵试验,探究激光辐照的点阵间距对非晶合金表面润湿性的影响,并制备了超亲水非晶合金表面。通过扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜和X射线衍射等检测技术,表征了纳秒激光辐照后的非晶合金表面,分析了引起表面润湿性变化的原因。结果表明,激光辐照后非晶合金表面润湿性符合经典的Wenzel理论。进一步,将激光辐照后非晶合金表面进行退火处理,处理后表面润湿性由亲水转变为疏水,并得到超疏水非晶合金表面。通过扫描电子显微镜、激光共聚焦、X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪表征了退火前后非晶合金表面特性,研究了退火处理对非晶合金表面微结构与化学状态的影响,分析了退火后非晶合金表面润湿性转变的原因。最后,在上述试验结果的基础上,通过纳秒激光辐照-退火处理-纳秒激光辐照的工艺过程,制备了复合极端润湿性非晶合金表面。结果表明,复合极端润湿性非晶合金表面具备引导液体流动和微流控制的功能。综上所述,本文将纳秒激光辐照与退火处理结合,制备了极端润湿性以及复合极端润湿性非晶合金表面,详细研究了激光辐照参数对非晶合金表面润湿性的影响,同时试验探究了复合极端润湿性非晶合金表面的性能。本研究为制备极端润湿性非晶合金表面提供了一种灵活、高效、环保的方法,对于丰富非晶合金的功能应用具有实际意义。
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