超疏水性TiO2膜層微弧氧化法制備及其疏水特性研究.pdf

1、表面潤濕性是指液體在固體材料表面的鋪展能力，是材料表面的重要特性之一，已成功應(yīng)用于人類生產(chǎn)和生活的諸多方面。其中超疏水性能由于具有自清潔、防粘污、減阻減磨等特性，受到人們的廣泛關(guān)注。具有超疏水性能的鈦表面，在航空航海領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。
　　從仿生學角度來看，超疏水表面需要具有微納米雙重復(fù)合結(jié)構(gòu)，且表面能要低。鈦在四硼酸鈉電解液中微弧氧化后，表面可以形成微納米雙重結(jié)構(gòu)。本文利用微弧氧化法在鈦表面制備微納米雙重結(jié)構(gòu)，并沉積一層低表面能

2、材料，制備具有超疏水性能的疏水膜層。首先，選用四硼酸鈉電解液在鈦表面進行微弧氧化。之后采用自組裝分子膜的方法制備超疏水膜層，成膜分子為1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(FOTS)。最后，比較不同電解液（四硼酸鈉、磷酸三鈉、碳酸鈉、硫酸鈉電解液）所制備膜層的疏水性能。實驗過程中，通過掃描電子顯微鏡、表面輪廓儀、接觸角測量儀等顯微表征手段觀察鈦表面形貌、膜層穩(wěn)定性、樣品粗糙度和疏水膜形成前后的接觸角，借助X射線衍射分析和多功能成

3、像光電子能譜分析表面等譜學分析方法考察表面成分組成和化學鍵構(gòu)成。
　　研究結(jié)果表明:微弧氧化過程中的電源參數(shù)直接影響表面形貌。在恒定的電壓下，隨氧化時間的增加，表面首先形成納米孔，隨后產(chǎn)生微米級孔洞，表面微米孔連成微米溝槽，微米孔的數(shù)量相對減少，與表面的納米孔共存形成微米納米雙重結(jié)構(gòu);電壓越高，越易擊穿表面的鈍化膜，對樣品表面的氧化能力也越強;隨著頻率的增加，形成的納米孔直徑較小，表面較為平滑，膜層表面的粗糙度逐漸降低;脈寬和頻率

4、對膜層的影響比較相似，高脈寬下微弧氧化反應(yīng)比較劇烈，納米孔易形成，然而脈寬過高易使孔疏松，從而導(dǎo)致膜層脫落。在沉積疏水膜層的工藝中，對樣品是否進行超聲清洗，有無紫外線的照射，在低表面能溶液中浸漬時間及溶液濃度都對疏水性能產(chǎn)生直接影響。采用自組裝技術(shù)在氧化鈦表面制備的疏水膜層具有良好的時效性。不同電解液制備的膜層疏水性能存在差異，但樣品成分基本一致，說明疏水性能不同主要是表面形貌不同導(dǎo)致的。在四硼酸鈉電解液中微弧氧化后的表面形貌具有微納米