仿生超疏水及超滑膜層的制備及其性能研究.pdf

1、人們仿照自然界荷葉表面設(shè)計(jì)制備出了超疏水表面，超疏水材料也因其具有防雪、抗氧化、自凈、防污染、防腐等方面性能備受關(guān)注。但隨著工業(yè)的發(fā)展，超疏水材料已經(jīng)無法滿足工業(yè)材料的需求，如無法在極端條件下實(shí)現(xiàn)應(yīng)用等，發(fā)展新型仿生材料是工業(yè)材料未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。本論文以鎂合金及鋁為基體，分別采用一步浸泡法、電化學(xué)陽(yáng)極氧化法及溶液浸漬自組裝的方法得到了超疏水表面及超滑表面。通過SEM、XRD、FT-IR、XPS等分析測(cè)試手段對(duì)所制備的產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)

2、、組成及基體結(jié)合情況進(jìn)行研究，并且采用電化學(xué)測(cè)試法(EIS及IE)對(duì)所制備膜層的抗腐蝕性能進(jìn)行分析。
　　通過簡(jiǎn)單的一步溶液浸漬法在鎂合金表面制備出多級(jí)花狀結(jié)構(gòu)的超疏水膜層，通過掃描圖對(duì)比觀察到隨著濃度及浸泡時(shí)間的增加，表面粗糙結(jié)構(gòu)越明顯，疏水性增加。確定在濃度為3％十八烷基三氯硅烷為臨界濃度，浸泡6h為臨界時(shí)間。通過接觸角對(duì)比得知，經(jīng)過3%的十八烷基三氯硅烷乙醇溶液浸泡6 h、12 h、24 h、36 h均形成了超疏水膜層，其接

3、觸角約為159°。通過電化學(xué)對(duì)四種超疏水膜層的抗腐蝕性能進(jìn)行測(cè)試得知，四種超疏水表面的阻抗值均大于空白鎂合金的阻抗值，且電流密度下降了3個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　通過兩步電化學(xué)陽(yáng)極氧化在純鋁片表面制備出片層多孔結(jié)構(gòu)，基于這種片層多孔結(jié)構(gòu)能夠儲(chǔ)存潤(rùn)滑液的特性，依次經(jīng)過甲基硅油、氟硅烷及潤(rùn)滑液浸泡，制備出具有良好性能的超滑表面。超滑表面置于18°C、-15°C及-30°C下15 min，表面未出現(xiàn)任何變化，說明表面具有良好的抗冰性能；并且不同液

4、體及動(dòng)物無法在表面上停留。通過電化學(xué)數(shù)據(jù)分析，超滑表面在3.5%NaCl溶液中分別浸泡25 h、50 h、295 h和1008 h后，后兩者的阻抗模值較前兩者的阻抗模值增加了4個(gè)數(shù)量級(jí)，較純鋁片增加了5個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　以純鋁片為基底，通過電化學(xué)陽(yáng)極化得到片層多孔的陽(yáng)極氧化鋁，通過水熱法分別在陽(yáng)極氧化鋁及純鋁表面生長(zhǎng)一層片狀結(jié)構(gòu)的四氧化三鈷，經(jīng)過潤(rùn)滑液浸泡后得到兩種多級(jí)片層結(jié)構(gòu)的超滑表面。片狀結(jié)構(gòu)的四氧化三鈷與片層孔狀的基底結(jié)合增加