飛秒激光制備微孔陣列鋁箔實(shí)現(xiàn)油水分離和水霧收集的方法研究.pdf

1、在自然界生物多樣性的基礎(chǔ)上研究生物結(jié)構(gòu)、功能特征及生存機(jī)理，仿造這些功能特征是人們目前開拓新技術(shù)的一種重要方式。如何通過(guò)制備微納米結(jié)構(gòu)形成特定的功能區(qū)域成為目前科研人員積極解決的問(wèn)題。
　　本論文通過(guò)飛秒激光微納加工技術(shù)和仿生浸潤(rùn)設(shè)計(jì)原理結(jié)合，通過(guò)結(jié)合相關(guān)工程應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)具有特定功能的微納功能區(qū)域。并結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型。在這個(gè)過(guò)程中，主要分析了飛秒激光加工系統(tǒng)的構(gòu)成，再此基礎(chǔ)上探索了激光脈沖能量場(chǎng)與鋁箔表面微結(jié)構(gòu)的依賴關(guān)

2、系、基于特殊浸潤(rùn)性的微孔陣列鋁箔的油水分離模型設(shè)計(jì)與制備、基于復(fù)合浸潤(rùn)性的微孔陣列鋁箔的水霧收集模型的設(shè)計(jì)與制備，并進(jìn)行了相關(guān)功能器件的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體內(nèi)容如下:
　　(1)從飛秒激光脈沖能量場(chǎng)分布特點(diǎn)，分析了飛秒激光微納加工系統(tǒng)的相關(guān)構(gòu)成;結(jié)合光場(chǎng)分布和鋁箔的燒傷閡值，研究了不同激光參數(shù)對(duì)鉆孔技術(shù)中微結(jié)構(gòu)的形成依賴關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了不同參數(shù)的微孔陣列結(jié)構(gòu)的可控制備;闡述了目前仿生浸潤(rùn)界面的相關(guān)概念;分析了目前研究開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域油水分

3、離和水霧收集的發(fā)展現(xiàn)狀。
　　(2)結(jié)合目前工業(yè)應(yīng)用中油水分離的發(fā)展現(xiàn)狀及遇到的科學(xué)問(wèn)題，本文提出了分別具有超親水和超疏水特性的微孔陣列油水分離膜，并實(shí)現(xiàn)10到40微米的微孔結(jié)構(gòu)可控地制備;研究不同結(jié)構(gòu)及化學(xué)構(gòu)成的微孔陣列鋁箔對(duì)油和水的浸潤(rùn)狀態(tài);結(jié)合浸潤(rùn)理論，實(shí)現(xiàn)油水混合物的分離及相關(guān)性能參數(shù)的定量測(cè)試;結(jié)合工業(yè)實(shí)際環(huán)境，制備復(fù)合浸潤(rùn)性的“雙面神”油水分離膜并應(yīng)用于浮油的連續(xù)回收。
　　(3)結(jié)合工業(yè)應(yīng)用中水霧收集的現(xiàn)狀及遇

4、到的科學(xué)問(wèn)題，提出了制備具有多種浸潤(rùn)性組合的復(fù)合浸潤(rùn)性水霧收集膜并應(yīng)用于水霧收集。首先結(jié)合收集過(guò)程設(shè)計(jì)了復(fù)合浸潤(rùn)性水霧收集膜的功能區(qū)域，研究加工方案并利用飛秒激光微納加工和低表面能修飾技術(shù)進(jìn)行制備;探究復(fù)合浸潤(rùn)性水霧收集膜自發(fā)性的水運(yùn)輸?shù)男纬蓹C(jī)理;對(duì)比單一浸潤(rùn)性的水霧收集膜，研究復(fù)合浸潤(rùn)性水霧收集膜的實(shí)際收集特點(diǎn);結(jié)合工業(yè)環(huán)境，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)定量研究水霧收集膜的收集效果等。
　　本文中提出的基于飛秒激光加工的具有復(fù)合浸潤(rùn)性的鋁箔在油水分