轻金属基仿生超疏水表面的制备与性能研究
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1.5 研究内容

通过以上综述可以得出,伴随着材料加工制备与结构分析表征技术的日益发展,对超疏水表面的研究从理论到实践都取得了突破性进展。通过对材料进行表面改性处理使之具有超疏水性,可以赋予材料更多的功能特性。

镁合金具有比强度高、比刚度高、热疲劳性能好、良好的生物相容性、电磁屏蔽性能优异、抗震性好和可回收等优点,广泛应用在建筑、航空航天、交通运输、微电子等诸多领域。本文通过激光加工、溶液刻蚀、微弧氧化等几种制备技术对镁合金基底构建微观粗糙结构,再利用低表面能物质进行化学修饰,得到超疏水性镁合金表面。通过选择不同的试验工艺可以“仿生”出具有微/纳米结构的超疏水性表面,为拓展镁合金作为功能材料的实际应用提供了理论依据与技术支持。此外,本书还对硅基底超疏水表面的制备进行了研究。

本书第2章研究了基于精密可控技术——激光加工在镁合金基底上构造具有特定结构的表面,再通过自组装技术进行表面修饰获得超疏水表面,研究了具有规则形貌结构的改性表面与接触角之间的关系,通过建立数学模型对超疏水表面的润湿状态进行分析。依此工艺,亦制备出硅基底超疏水表面。

基于铝镁合金优良的力学性能以及广泛的用途,本书第3章采用溶液浸泡刻蚀和自组装技术,实现了具有显著黏附力差异的铝镁合金基底超疏水表面的制备,并分析了超疏水表面黏附力的差异源于水滴在具有不同形貌结构表面所处状态不同的机制,为制备具有特殊黏附力的超疏水铝镁合金表面提供了一种新思路。

本书第4章采用微弧氧化与自组装技术在镁合金表面成功制备出疏水/超疏水表面。通过摩擦磨损测试,分析了制备表面的微摩擦学特性,为镁合金摩擦学特性的改善提供参考。

为了克服镁合金存在蚀性差的不足,同时发展适合工业大面积生产的超疏水表面制备工艺,本书第五章采用微弧氧化与纳米颗粒相结合的工艺,制备了具有稳固超疏水性能的镁合金表面。研究表明,通过微弧氧化与纳米颗粒相结合不仅实现了镁合金表面超疏水功能改性,而且可显著提高镁合金基底的耐蚀性。

第6章给出了全书的总结与展望。