连峰
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谭家政
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张会臣
稀有金属材料与工程
为提高钛合金抗海洋生物附着性能,采用激光刻蚀技术在Ti6Al4V合金表面构建不同间距的微米级点阵结构,利用聚合物基纳米复合材料构建微/纳双层结构,制备超疏水Ti6Al4V合金表面.用光学显微镜和扫描电镜表征其形貌;用接触角测量仪测量试样的表面接触角;用浅海挂板的方法测试试样的抗海洋生物附着污损性能.结果表明,具有单一微结构的Ti6A14V合金表面为疏水表面.随着点阵间距的减小,接触角增大.当间距为50 μm时,接触角可达131.8°,但试样的表面滚动角较大,将试样竖直甚至翻转,水滴都不滚落;具有微/纳双层结构的Ti6Al4V合金表面为超疏水表面,且随着点阵间距的减小接触角增大,滚动角减小.当间距为50 μm时,接触角达163.8°,滚动角仅为1.89°.具有微/纳双层结构的超疏水Ti6Al4V合金表面抗海洋生物附着污损性能显著优于抛光Ti6Al4V合金表面及具有单一微结构的Ti6Al4V合金表面.
关键词:
钛合金
,
超疏水
,
激光刻蚀
,
微/纳结构
,
海洋生物
连峰
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谭家政
,
张会臣
材料研究学报
采用激光加工技术构建微米级的表面微结构,将SiO2纳米粒子均匀分散在低表面能含氟聚合物中形成聚合物基纳米复合材料,并将其涂覆在表面微结构上构建微纳双层仿生结构,获得了超疏水船体钢板表面.用光学显微镜、扫描电镜和X射线光电子能谱等手段表征其形貌和表面元素,用接触角测量仪测量了表面接触角.结果表明,与具有单一的微米或纳米结构的表面相比较,具有微纳双层结构的表面可以获得更大的接触角.接触角与纳米SiO2浓度有关,浓度越高,接触角越大.当SiO2的浓度为0.167 mol/L,接触角可达168.2°.单一微米结构和纳米结构的表面符合Wenzel模型,即使将表面竖直放置,液滴仍不会滚落.微纳双层结构的表面符合Cassie模型,具有大的接触角和小的滚动角,且滚动角随SiO2浓度的增大而减小.当SiO2的浓度为0.167 mol/L,滚动角仅为0.29°.
关键词:
材料表面与界面
,
超疏水
,
微纳结构
,
接触角
,
钢板
