金屬基體超疏水表面的制備及其海洋防腐防污功能的研究.pdf

1、人類已經(jīng)進(jìn)入海洋開發(fā)的新時代，海洋資源開發(fā)、海上運輸、海港和海防建設(shè)等領(lǐng)域都需要大量的專用新型材料和新型表面防護(hù)技術(shù)，研究這些材料的制備科學(xué)和工藝技術(shù)、失效機(jī)制、探索未來海洋開發(fā)所需求的新概念表面防護(hù)理論和應(yīng)用領(lǐng)域預(yù)測顯得格外重要和迫切。而在金屬基體上構(gòu)建超疏水表面是近年來表面防護(hù)技術(shù)的一個新興領(lǐng)域，因此，研究不同金屬基體(包括金屬間化合物基體)超疏水表面的制備，以及其超疏水表面的海洋防腐蝕與防生物污損功能將對海洋表面防護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)

2、展有著深遠(yuǎn)的影響。 本課題以不同類型金屬(包括銅，鋁及鐵鋁金屬間化合物)為研究對象，利用分子動力學(xué)模擬和量子化學(xué)計算相結(jié)合的方法首先確定適合不同金屬的超疏水表面制備方法和制備體系，在銅表面使用表面自組裝法構(gòu)建十四烷酸分子層；對于金屬鋁，則先進(jìn)行陽極氧化，在表面構(gòu)建適合的微觀粗糙度，再浸泡于十四烷酸溶液中進(jìn)行組裝；而對于鐵鋁金屬間化合物，由于其特殊的組成結(jié)構(gòu)，可以使用雙層沉積法，先以物理吸附在材料表面形成一層單分子層，再在此分子層

3、上嫁接十四烷酸分子層。 這三種方法主要針對不同金屬表面結(jié)構(gòu)而定，既相互聯(lián)系，又有明顯不同。 利用原子力顯微鏡，掃描電鏡，橢圓偏振光測量儀，接觸角測量儀等手段對超疏水表面進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)在不同金屬基體上利用不同方法制備的超疏水表面，其微觀形貌有很大區(qū)別，在銅表面是類似于花瓣狀結(jié)構(gòu)，鋁表面則為樹葉狀結(jié)構(gòu)，而鐵鋁金屬間化合物表面則為類似于荷葉表面的乳突結(jié)構(gòu)，雖然三種金屬表面形貌各異，但都滿足一定的表面粗糙度，這也是超疏水表面形成

4、的必備條件之一； 進(jìn)而通過電化學(xué)手段對不同金屬表面超疏水膜的抗海水腐蝕能力進(jìn)行橫向與縱向的評測，經(jīng)動電位極化曲線分析得出，超疏水膜的存在，使陽極和陰極電流都明顯減小，腐蝕電位Ecorr正方向移動，說明超疏水表面的存在阻止了金屬基體的陽極溶解過程。Nyquist與Bode譜解析與等效電路數(shù)據(jù)擬合顯示，超疏水表面對于銅，鋁，鐵鋁金屬間化合物的緩蝕效率可分別達(dá)到99％，97％和86％。 說明超疏水表面的形成有效阻止了海水對于金