Fe及納米晶Fe與水的表面潤濕性研究.pdf

1、潤濕性作為固體材料表面的一種重要性質(zhì)，具有十分重要的研究價值，它是由材料的微觀幾何結(jié)構(gòu)和表面的化學(xué)組成共同決定的。目前，已經(jīng)制備了許多超疏水和超親水材料，但對于表面潤濕性可控材料的研究報道較少，因此找到具有優(yōu)良潤濕性并且可能通過簡單有效的方法控制其潤濕性的材料是十分必要的。金屬納米晶材料的優(yōu)異性能主要表現(xiàn)在力學(xué)上的高硬度、高強(qiáng)度和良好的塑性和韌性；化學(xué)上的強(qiáng)抗蝕性和強(qiáng)的活化能力等。本文以工業(yè)純 Fe(Conventional polyc

2、rystalline ingot iron,CPII)和工業(yè)納米晶Fe(Bulk nanocrystalline ingot iron，BNII)為研究對象，重點(diǎn)探討了表面形貌、表面電子結(jié)構(gòu)與時效對金屬表面潤濕性的影響，旨在探究純Fe與納米晶Fe的表面結(jié)構(gòu)與潤濕性能之間的關(guān)系，為下一步表面涂層的潤濕性做好鋪墊。
　　本論文研究制備了CPII與BNII的金相樣品，用接觸角測量儀（DSA100，Kruss Co.）測定金相樣品的靜態(tài)、

3、動態(tài)接觸角；通過用掃描電子顯微鏡和白光干涉輪廓測量儀測定金相樣品的表面形貌及表面粗糙度，來表征樣品表面的微結(jié)構(gòu)；然后用表面分析儀對金相樣品進(jìn)行 X射線光電子譜實(shí)驗(yàn)，對樣品的XPS實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到金相樣品的表面成分及含量，最后將金相樣品的靜態(tài)接觸角測量結(jié)果代入接觸角測量儀的軟件中，計算出金相樣品的表面自由能。
　　研究表明，在相同制備條件下，放置時間為1天的CPII及BNII的靜態(tài)接觸角都隨著粗糙度的增大而減小且BNII的潤濕性較好

4、，放置24天的CPII及BNII的靜態(tài)接觸角都隨著粗糙度的增大而增加，由于樣品表面的不均勻性引起的接觸角滯后現(xiàn)象，對于親水性較強(qiáng)材料靜態(tài)接觸角更接近于后退角而疏水性較強(qiáng)的材料更接近于前進(jìn)角，靜態(tài)、動態(tài)接觸角和粗糙度的關(guān)系與Wenzel模型的規(guī)律一致；CPII和BNII在空氣中放置相同的時間后，CPII的氧化程度大于BNII的氧化程度，說明BNII的抗氧化性更好；對表面自由能的計算得出CPII和BNII的表面自由能總是隨著接觸角的增大而減