磁控诱导超疏水柔性薄膜的制备及其性能研究

目的 采用简单的制备方案,在不同结构类型模板表面制备具有自清洁特性和良好移植特性的超疏水柔性薄膜。方法 磁性微粒为了在磁场环境中获得能量最低的平衡态,能自发响应与外加磁场平行的共线偶极矩粒子链。基于磁场环境中磁性微粒的受控机理,以不同粒径的羰基铁粉为磁性分散相,以聚二甲基硅氧烷为载体,配制出不同质量分数的磁性混合液,再采用湿膜制备器将磁性混合液分别涂敷在光滑的一次结构模板和具有规则微观形貌的二次结构模板表面,并将其置于磁场环境中,待磁性涂层在室温条件下预固化12 h后,再将涂层移至真空干燥箱中,在120 ℃下固化3 h,形成具有疏水性的柔性薄膜。结果 二次结构模板表面形成的柔性薄膜相较于一次结构模板表面,所形成的柔性薄膜的微观结构更具多样性,更有利于水滴在薄膜表面形成Cassie?Wenzel状态。采用接触角测量仪测试5 μL的水滴在薄膜表面的抗润湿性能,结果表明,水滴在柔性薄膜表面的静态接触角大于150°,滚动角小于10°,并且所制备的样品不仅耐老化、结构适应性强,还具有自清洁等诸多特性,满足超疏水材料实际应用的要求。结论 一次结构模板和二次结构模板表面形成的连续型磁性微锥可使柔性薄膜表面实现超疏水功能,并且该制备方案操作简单、价格低廉、制备周期短,制备过程对人体和环境均无害,适用于工业化生产,为进一步探索主动除冰等功能奠定了基础。     

微纳超疏水钛合金表面的制备及其性能研究

目的 制备超疏水自清洁的Ti6Al4V合金表面。方法 首先使用飞秒激光在Ti6Al4V合金表面预制备微米级结构,然后将预制备的样品置于1.0 mol/L的氢氧化钠溶液中,在超声水浴状态下进行电化学去合金,获得微纳米复合结构。经表面改性后,得到微纳超疏水钛合金表面。结果 经复合制备的微纳超疏水表面结构由微米级的梯形凸柱阵列,以及通过电化学去合金形成的三维纳米孔洞骨架和沉积的微米或亚微米金属氧化物组成。经过表面改性后,该微纳复合结构表面呈现优异的超疏水性,其接触角可达162.5°,滚动角低至3.4°。自清洁性能测试结果表明,该微纳超疏水钛合金表面展现出优异的低黏附性和自清洁性,1滴水对表面的清洁效率达到99.8%。激光加工参数与静态水接触角之间的关系表明,接触角与扫描间距呈负相关,与能量密度、重复次数呈正相关。结论 飞秒激光结合电化学去合金方法制备的具有微纳结构的钛合金表面呈现出优异的超疏水自清洁性能,通过改变激光加工参数能够有效增大表面的静态水接触角,为后续研究提供了一定参考。