大氣壓等離子體射流制備超疏水涂層及其減阻研究.pdf

1、超疏水表面獨(dú)特的潤濕性使其在自清潔材料、海洋抗蝕減阻方面及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等有著廣闊的應(yīng)用前景。制備超疏水表面一般包括兩種方法，一是在低表面能物質(zhì)表面構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu)，二是在粗糙固體表面修飾低表面能物質(zhì)。目前，大多數(shù)制備方法由于受到各種工藝條件的制約，存在成本高、周期長、制備工藝復(fù)雜、需要特殊設(shè)備等問題，大氣壓等離子體射流沉積方法可直接在大氣環(huán)境中沉積，具有工序簡單，沉積效率高，操作安全，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，為大面積制備超疏水涂層提供了可行性。<

2、br>　　本文采用大氣壓等離子體射流沉積設(shè)備，以六甲基二硅氧烷（HMDSO）為反應(yīng)單體，Ar為載氣體，在鋁合金及其帶漆表面制備超疏水涂層。經(jīng)接觸角儀測試，制備的涂層表面接觸角由原來的78o提高到162o，滾動(dòng)角由90o降低至1o，表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性，說明在大氣環(huán)境中等離子體射流處理能顯著地改變親水試樣表面的潤濕性。為研究超疏水表面的潤濕機(jī)制，分別采用SEM、EDX、FTIR等測試手段對其表面結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成進(jìn)行分析，結(jié)果表明超疏水涂層是

3、由微納米級顆粒堆積而成，堆積過程中形成了大量的孔隙和空洞。構(gòu)成涂層的主要元素是Si和O，這種硅氧化合物形成具有低表面能的Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，這兩者共同促成了涂層表面潤濕性的降低，水滴在其表面呈球形分布，微小傾角便能自由滾落，表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性。對等離子體沉積超疏水涂層的耐久性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示其在大氣中放置10個(gè)月后仍具超疏水性，在酸堿等腐蝕溶液中浸泡一段時(shí)間后仍能保持高的接觸角和滾動(dòng)角，耐候性得到保證。同時(shí)對超疏水涂層在水流環(huán)

4、境中的穩(wěn)定性進(jìn)行了相關(guān)測試，結(jié)果表明，隨著水流速的增加和水流時(shí)間的延長，附著于金屬板表面的超疏水涂層受破壞程度隨之增大，疏水效果呈下降趨勢。
　　對超疏水涂層覆蓋的碳鋼試樣進(jìn)行海水腐蝕試驗(yàn)，對比裸露鋼基底，超疏水涂層試樣表面銹蝕情況明顯降低。電化學(xué)分析表明，帶超疏水涂層的金屬試樣自腐蝕電位有提高，自腐蝕電流密度降低，且其阻抗值明顯增加，超疏水涂層的存在減緩了試樣發(fā)生腐蝕的傾向。
　　通過差壓流阻測試裝置對所制備超疏水涂層的水