资源描述：
《开题报告-曹小海2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、南昌航空大学学士学位论文毕业设计（论文）开题报告题目:模具钢表层微-纳复合表面的加工技术研究专业名称:高分子材料与工程班级学号:08013124学生姓名:曹小海指导教师:肖建华填表日期2012年3月20日16南昌航空大学学士学位论文1、选题的依据和意义液体对固体的浸湿是一个重要的界面现象，它不仅与人们的日常生活及工农业有密切的联系，而且还影响到自然界中动、植物的种种生命活动。固体表面的浸湿性通常用水滴在表面上形成的接触角来衡量，接触角小于90°的表面称为亲水表面，大于90°的称为疏水表面。自上世纪90年代日本和德国的科学家对分形表面和植物表面的研究工作发表以来
2、，与水接触角大于150°的超疏水（superhydrophobicity）表面引起了世界范围内的极大关注，现已成为仿生纳米材料技术中的热点之一。这种表面的典型实例是自然界的荷叶表面，水滴在表面上可以自由滚动，当水滴（如雨水）滚动时可以将附着在表面的灰尘等污染物带走，从而使表面保持清洁。因此，超疏水表面又被称为荷叶效应或自清洁表面，它在工农业生产和人们日常生活中都有着及其广阔的应用前景。作为固体表面润湿性的一个极端特例，超疏水性(superhydrophobicity)或者超疏水材料由于其在防水[1]、自净[2]、减阻降噪音[3]和光电材料[4]等方面有极其广阔
3、的应用前景.因此近20年来一直受到材料科学研究者的广泛关注和极大兴趣，尤其是最近的几年.里更是倍受瞩目[5]。2、国内外研究现状2.1表面粗糙度与润湿性的关系表面的疏水性能通常用表面与水静态的接触角和动态的滚动角描述。超疏水表是指与水的接触角大于150°,而滚动角小于10°的表面。该特殊表面在日常生和工业生产等领域都有着极其广阔的应用前景,如玻璃表面的防雾、交通指示灯的自清洁、船体表面的润滑和纺织品的防污性能等。滚动角的大小代表了一个薄膜表面的滞后程度。从理论上讲,真正意义的超疏水表面既要有较大的静态接触角,又要有较小的滚动角。润湿性由表面化学组成和微观几何结
4、构共同决定,所以寻求和制备低表面自由能的材料是制备超疏水表面的前提条件。常用的方法是在表面涂覆含有2CF3等氟碳链或硅烷链的物质来降低表面能。但是,在光滑材料表面只采用化学方来调节表面自由能,通常仅能使接触角增加到120°,而不能再高。因而,要有效地提高材料表面的疏水性能,达到更高的接触角,就需要设计材料表面的微观结构。具有微细粗糙结构的表面可有效地提高材料表面的疏水性能。其粗糙对固体表面润湿性的作用可用Wenzel方程表示:16南昌航空大学学士学位论文 式中:r为表面粗糙因子;θr为粗糙表面的接触角;θ为光滑表面的接角;γSA、γSL、γLA分别为固/气、固
5、/液、液/气间的界面张力。(1)表明:(1)θ<90°时,θr随着表面粗糙度的增加而降低,表面变得更亲水;(2)θ>90°时,θr随着表面粗糙度的增加而增大,表面变得更疏水。即随着表面粗糙度的增加,亲水性表面更亲水,疏水性表面更疏水。式(1)的提条件有2个基本假设:(1)基底的表面粗糙度与液滴的大小相比可以忽不计;(2)基底表面的几何形状不影响其表面积的大小。所以,对于一些高粗糙度表面或多孔表面,该方程就失去了其物理意义。因此,很多学者引入固/液界面和液/气界面所占的分数及表面积放大因子(L/l)D-2等对进行修正[6-8],其表述方法不一样,但结论一致:具有
6、微细粗糙结构的表面可有效提高材料表面的疏水性能。滚动角指的是使一定体积的液滴滚动,固体表面倾斜的最小角度。当接触角滞后作用不大时,滚动角越小,固体表面的疏水性越好。理论上,一个真正意义上的超疏水表面应既具有较大的静态接触角又具有较小的滚动角。当液滴静置在光滑、组成均匀、不变形(在液体表面张力的垂直分量的作用下)且各向同性的理想固体表面上时，形成的接触角θ(定义:气一液界面通过液体而与固一液界面所夹的角，见图1.1满足Young方程(1805年)，cosθe=(γsv–γsl)/γlv（l一1）式中γsv和γlv分别是与液体的饱和蒸气成平衡时的固体和液体的表面张
7、力(或表面自由能)，γsl是固体与液体之间的界面张力，θe称为固体表面的Young接触角或本征接触角，它由固体表面材料的化学组成所确定。图1.1液滴在理想平表面上形成的Young接触角对于总是具有一定粗糙度的实际固体表面，表面润湿性是由表面的化学组成和粗糙度共同决定的[6]。由Young方程可知，通过控制固体表面的化学组成，使固体的表面自由能降低，可以提高固体表面的疏水性，获得较大的接触角。但是，这种提高表面疏水性的途径有一定的限度，因为迄今为止可以得到的最低的固体表面自由能值约为67mJ/m2(通过使CF316南昌航空大学学士学位论文基团在玻璃表面上形成六角
8、形紧密排列)，它的光滑表面与水的接触角
