金屬基超疏水表面的高效制備及其誘導(dǎo)氣泡破裂的研究.pdf

1、近年來，超疏水表面在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)展現(xiàn)出越來越廣泛應(yīng)用。而超疏水表面的高效制備方法更是引起了研究者的極大興趣。與此同時，氣泡在溶液中大量存在，例如在纖維生產(chǎn)領(lǐng)域，由于紡絲液中的氣泡無法迅速脫除，導(dǎo)致纖維在生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定。本文首先采用了腐蝕法、電化學(xué)陽極氧化法制備了具有超疏水性能的表面，所制備的表面不需涂覆低表面能物質(zhì)，表面的表觀接觸角即可達(dá)到155.9°。我們進(jìn)一步將超疏水表面應(yīng)用于液體中誘導(dǎo)氣泡破裂的研究，取得了很好的成果。經(jīng)

2、過超疏水表面的誘導(dǎo)，不同尺寸氣泡的破裂時間都顯著縮短，氣泡在超疏水材料表面的破裂時間縮短到自由表面破裂時間的2/5～1/10，超疏水表面的存在顯著加速了氣泡破裂過程;超疏水表面對溶液中的氣泡也具有較好的粘附效果。本論文主要的研究和結(jié)論如下:
　　(1)本研究過程在金屬鋁表面制備了具有微米級的突起和孔洞以及納米針狀結(jié)構(gòu)的二元復(fù)合結(jié)構(gòu)。實驗過程中采用鹽酸/十二烷基苯磺酸鈉體系通過腐蝕法可以在鋁表面快速高效制備二元復(fù)合結(jié)構(gòu)，該方法制備流

3、程簡單，工藝便于控制，有希望在工業(yè)領(lǐng)域大批量的生產(chǎn)和應(yīng)用。制備的超疏水表面耐候性良好，在室溫下放置348天之后，表面的超疏水性能沒有明顯變化。
　　(2)對于未經(jīng)處理的鋁表面，溶液中的氣泡觸碰到該表面時，發(fā)生彈跳現(xiàn)象但不會發(fā)生破裂;而在超疏水表面的誘導(dǎo)下，氣泡能夠迅速破裂，當(dāng)氣泡尺寸小于1mm時，氣泡在超疏水表面的誘導(dǎo)下破裂速度約是氣泡在自由表面破裂速度的2/5;當(dāng)氣泡尺寸大于1mm小于8mm時，氣泡在超疏水表面的誘導(dǎo)下破裂速度約

4、是氣泡在自由表面發(fā)生破裂時間的1/10。超疏水表面具有誘導(dǎo)氣泡破裂性能的主要機(jī)理是在超疏水表面的微米突起之間形成數(shù)量眾多的微自由表面結(jié)構(gòu)，液膜在接觸到微自由表面結(jié)構(gòu)后發(fā)生形變，液膜減薄;同時超疏水表面的微納米二元復(fù)合結(jié)構(gòu)之間具有貫通的氣囊，當(dāng)氣泡與表面接觸并破裂后，液膜內(nèi)氣體通過金屬基板的氣囊可以迅速排出溶液，實現(xiàn)近自由液面處的快速脫泡。
　　(3)超疏水表面對于溶液中的氣泡具有非常優(yōu)異的收集及粘附作用，將超疏水表面豎直放置于水中