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1、分类号O647.5学号2015X08030005学校代码10513密级硕士学位论文(学术学位)激光技术制备超疏水表面及其防覆冰性能的研究作者姓名：占彦龙一级学科：光学工程二级学科：光电子材料指导教师：李宏教授李文教授答辩日期：2018年5月19日AThesisSubmittedinFulfillmentofRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinOpticalEngineeringPreparationofSuperhydrophobicSurfaceByLaserTechnologyandResearchonItsAnti-ici
2、ngPerformanceCandidate:YanlongZhanMajor:OpticalEngineeringSupervisor:Prof.HongLiProf.WenLiHubeiNormalUniversityHuangshi435002,P.R.ChinaMay,2018摘要仿生超疏水材料有着广泛的应用前景和巨大的实用价值，具有自清洁、油水分离、防腐蚀、减阻与集水、防覆冰、防雾、提升轮船浮力、电气绝缘防闪络、制做微流体器件等作用，可用于房屋建筑、水处理、金属防护、流体减阻、航空航海、电力电子系统、实验室芯片系统、生物医药等众多领域，一直是人们研究的热点。防覆冰是超
3、疏水材料主要应用之一，表面积雪、覆冰是常见的自然现象，但是其有时给人们的日常生产生活造成严重不便，甚至威胁着人们的生命财产安全，带来灾难。现行的除冰方式有很多种，如机械除冰、热力除冰、化学喷洒除冰、超声振动除冰、电磁脉冲除冰等，这些基于热力、电力、人力等被动除冰方式不仅耗时耗力、耗能、效率低且成本昂贵，并不能从根本上解决这一问题。超疏水表面可有效主动地防止表面覆冰的发生，有望解决这一难题。本课题致力于超疏水表面的制备及其防覆冰性能的基础研究，使用两种激光技术对聚四氟乙烯表面进行微加工制备超疏水表面，主要做了以下工作：(1)介绍了超疏水相关基础理论、制备方法及其在不同领域的应用，
4、总结了超疏水材料表面粗糙结构、粗糙颗粒尺度、机械强度及低温高湿环境等几个主要影响超疏水材料防覆冰性能的因素，针对目前难以消除的影响因素，引出并介绍了具有自迁移、易修复及自治愈性能的功能型超疏水材料，综述了功能型超疏水材料的研究状况。(2)飞秒激光技术广泛应用于生物、医学及各种材料的微纳加工，使用钛宝石飞秒激光对聚四氟乙烯表面进行微加工，得到微沟槽结构，制备超疏水表面，研究了不同的沟槽间距对表面疏水性能及各向异性的影响。(3)使用二氧化碳气体激光器对聚四氟乙烯表面进行微加工制备超疏水表面，研究了激光加工不同条纹间距、不同加工次数及不同加工功率对表面形貌及浸润性的影响，接触角最高达
5、168.36°，还探究了其各向异性和自清洁性能。(4)使用自制的结冰监测系统对制备出的聚四氟乙烯超疏水表面的静态和动态水滴防覆冰性能进行了探究，并结合一维传热理论和经典成核理论对实验结果进行了分析。关键词：超疏水；飞秒激光；二氧化碳激光；微加工；防覆冰IAbstractBiomimeticsuperhydrophobicmaterialshaveawiderangeofapplicationsandgreatpracticalvalue,ithasthefunctionsofself-cleaning,oilandwaterseparation,anti-corrosion,d
6、ragreductionandwatercollection,anti-icing,anti-fog,liftingshipbuoyancy,electricalinsulationflashoverprevention,makingmicrofluidicdevicesandsoon.Itcanbeusedinmanyfields,suchashousebuilding,watertreatment,metalprotection,fluiddragreduction,aviationnavigation,powerelectronicsystem,laboratorychi
7、psystem,biologicalmedicineandsoon,Ithasalwaysbeenthefocusofpeople'sresearch.Anti-icingisoneofthemainapplicationsofsuperhydrophobicmaterials.Snowandiceaccumulatedonthesurfacearecommonnaturalphenomena,however,theysometimescauseseriousinconveniencetop
