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锂金属负极用多孔铜集流体的制备与研究

锂金属负极用多孔铜集流体的制备与研究

作者：赵恒清华大学

学位级别：硕士

近年来,各类电子产品与新能源汽车的快速发展使得高能量密度的电池研发变得迫切。锂金属负极由于其极高的理论比容量(3860 mAh g),较低的电压平台等优势(-3.04 V相对于标准氢电极),可广泛应用于锂金属电池、锂硫电池和锂空电池体系,逐... 详细信息

近年来,各类电子产品与新能源汽车的快速发展使得高能量密度的电池研发变得迫切。锂金属负极由于其极高的理论比容量(3860 mAh g),较低的电压平台等优势(-3.04 V相对于标准氢电极),可广泛应用于锂金属电池、锂硫电池和锂空电池体系,逐渐引起了人们的研究兴趣,但诸多缺点限制了锂金属负极的商业化应用。如锂金属负极在循环过程中会产生锂枝晶、体积膨胀明显,不仅造成容量衰减加快,而且还会导致电池短路、热失控等安全问题。针对上述问题,本文从电极结构的角度出发制备了三维多孔铜集流体以推进锂金属负极的实际应用。首先,以商业化铜锌合金为原材料,利用线性扫描循环伏安法电化学刻蚀铜锌合金制备三维多孔铜集流体;相比于化学刻蚀法,电化学刻蚀法制备的多孔铜集流体具有均一、光滑、致密的网络结构,强度明显提高,从而提升了电极在循环过程中的稳定性;同时电化学刻蚀法制备的多孔铜集流体可以很好地保持电子导电网络,促进电子传导,有助于电化学性能的提升;电化学刻蚀法简单易行,有望实现三维多孔铜集流体的规模化生产。其次,从锂金属负极的实际应用角度出发,制备了Li@3D Cu电极应用于半电池,发现多孔铜集流体可以有效抑制锂枝晶生长,主要原因在于均一、连续的三维多孔铜集流体结构赋予了锂更多的沉积空间;三维多孔铜集流体较大的比表面积能够降低电流密度,避免电荷集中,有利于锂金属在孔道内部的均一沉积,抑制锂枝晶形成;同时均一、连续的三维多孔铜集流体能够诱导高质量SEI膜的形成,避免了SEI膜的破裂和不断生成,提高了电池的库伦效率;再者,紧凑的结构具备良好的机械性能促进了锂金属电池的循环稳定性,可以稳定循环400小时没有短路发生。最后,为了进一步提高三维多孔铜集流体的性能,发展了多种提升锂金属在多孔铜集流体内部均匀沉积的改性方法:第一,通过在多孔铜集流体孔道内修饰银颗粒改善其亲锂性,诱导锂均匀地沉积;第二,通过镀石墨烯多孔层可以增强多孔铜集流体沉积锂的空间,提升电极整体的能量密度;第三,通过聚氧化乙烯(PEO)涂层可有效改善表层电荷分布情况,减少表层锂沉积,诱导锂更倾向于沉积到三维多孔铜集流体孔道内部。利用以上方法对三维多孔铜集流体进行改性可进一步推动锂金属电池的实际应用。

关键词：电化学刻蚀三维多孔铜铜锌合金紧密结构锂金属电池

基于硅点的光学性能和类酶催化性能检测生物分子

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基于硅点的光学性能和类酶催化性能检测生物分子

作者：陈琼湖南师范大学

学位级别：硕士

纳米粒子具有优异的光、电性能及良好的生物相容性。广泛的应用于化学/生物传感,细胞成像,以及医学等领域。作为一种惰性,无毒,含量丰富和低成本的纳米材料,硅纳米材料因其卓越的光,电,机械性能和表面可修正性将会在化学/生物传感和临... 详细信息

纳米粒子具有优异的光、电性能及良好的生物相容性。广泛的应用于化学/生物传感,细胞成像,以及医学等领域。作为一种惰性,无毒,含量丰富和低成本的纳米材料,硅纳米材料因其卓越的光,电,机械性能和表面可修正性将会在化学/生物传感和临床分析领域发挥重要的作用。本论文在对硅纳米材料的性质深入研究基础上,探究其新的性能,并利用硅纳米的特性设计一系列操作简单,灵敏度高,低成本的纳米生物传感器用于次氯酸、槲皮素和葡萄糖等的检测,主要内容如下：(1)以Si片为硅源,通过杂多酸辅助电化学刻蚀法,在乙醇溶液中,通过简单的超声裂解得到无其他修饰的有荧光性质的Si-dots。对所得的Si-dots,利用TEM、ED和FTIR、UV-vis等方法,探讨其基本结构与光学性能,考察了pH,温度,光漂白等因素对其发光强度的影响。实验发现,所制备的Si-dots具有良好的水分散性,粒径均匀以及发射波长可调节性,并且有很好的稳定性和抗光漂白性。实验发现次氯酸在酸性条件下能猝灭Si-dots的荧光,我们对相应的猝灭Si-dots的机理进行了探讨。并基于此构建了一种简单的,高灵敏高选择性的自来水次氯酸传感器。检测范围为0.1μM-300μM,检测限为0.03μM。并且将这种方法成功应用于自来水中次氯酸的检测。(2)研究发现槲皮素,一种多羟基的黄酮类物质对分散性良好、无标记的荧光Si-dots的荧光有猝灭作用。探讨探索槲皮素对Si-dots荧光的猝灭的机理。构建高灵敏的槲皮素生物传感器。检测范围为0.1μM-300μM,检测限为0.015μM。并且将这种方法成功应用于胶囊中槲皮素的检测。(3)研究发现制备的无标记的荧光Si-dots具有类过氧化物酶催化性。能在H2O2存在下能催化3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)溶液形成TMBOX。并且探讨了在不同条件,如pH、温度和H202浓度下Si-dots的催化活性和Si-dots的酶催化鲁棒性。同时,对Si-dots的酶催化动力学和催化机理进行了探讨,结果表明了Si-dots有高的催化活性和强的鲁棒性。基于GOx催化葡萄糖氧化得到的H2O2,联合Si-dots催化TMB氧化,构建一种简单、经济、高灵敏高选择的葡萄糖比色传感器用于葡萄糖检测。在适宜条件下,检测范围为0.017μM-200μM,检测限为0.005μM。并且将这种方法成功用于实际血清中葡萄糖检测。

关键词：电化学刻蚀硅点荧光类酶催化次氯酸槲皮素葡萄糖

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纳米多孔GaN薄膜的制备及相关性质的研究

纳米多孔GaN薄膜的制备及相关性质的研究

作者：崔积适山东大学

学位级别：硕士

氮化镓(GaN)是一种直接宽带隙半导体材料(带隙为3.4eV,激子束缚能为21meV),由于其高的载流子浓度、高的电子迁移率(室温下可以达到900cm2/(V·s))、化学性质稳定(在室温下不溶于水、酸和碱)、非常坚硬、熔点高(大约为1700℃)、低的介电... 详细信息

氮化镓(GaN)是一种直接宽带隙半导体材料(带隙为3.4eV,激子束缚能为21meV),由于其高的载流子浓度、高的电子迁移率(室温下可以达到900cm2/(V·s))、化学性质稳定(在室温下不溶于水、酸和碱)、非常坚硬、熔点高(大约为1700℃)、低的介电常数、强的原子键、以及击穿电场高等优点,使其在紫外探测器、高亮度发光二极管、蓝光激光器以及高频、高压、高温、抗辐射和大功率器件方面有着广阔的应用前景。微电子工艺中的刻蚀技术,是按照掩模图形或设计要求对半导体衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术。然而GaN却具有稳定的化学性质,这使其薄膜的湿法刻蚀成为难题。经过多年努力,金属辅助化学刻蚀、光辅助电化学刻蚀和电化学等技术住GaN镓刻蚀过程中已获得较为广泛的应用。本文以纳米多孔GaN薄膜为主线,对其电化学刻蚀的机理进行了探究,对GaN纳米多孔结构和性质进行了表征,对纳米多孔GaN薄膜进行了退火处理,并以纳米多孔GaN薄膜为缓冲层异质外延生长Ga203薄膜。首先研究了刻蚀过程中紫外光对刻蚀的影响以及刻蚀过程随时间的变化,并基于以上研究,制备出了自支撑的纳米多孔GaN薄膜。其次,我们对不同条件下制备的纳米多孔GaN薄膜以及自支撑的纳米多孔GaN薄膜的性质进行了研究,定性分析和定量计算了材料内部应力的变化情况及发光特性。然后,我们对纳米多孔GaN薄膜在O2环境中进行了退火处理,制备出了GaN纳米空腔。该空腔随退火的进行,从纳米多孔底端向表面逐渐生长;此外,在GaN薄膜表面出现规则的纳米尖端,通过改变退火温度和时间,我们可以控制纳米尖端的高度和密度以及物相(当退火温度为800℃时,纳米尖端的成分为GaN;当退火温度超过900℃时,纳米尖端为GaN/Ga2O3异质结构)。最后,由于多孔材料内部应力的松弛,弹性模量的增加,我们采用多孔GaN薄膜作为缓冲层用MOCVD法异质外延生长Ga203薄膜。这种方法可制备出异质界面平整的GaN/Ga2O3异质结构。

关键词：电化学刻蚀自支撑纳米多孔GaN薄膜 GaN/Ga2O3异质结构

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钛基超双疏表面的制备及其润湿性控制

钛基超双疏表面的制备及其润湿性控制

作者：陆遥大连理工大学

学位级别：硕士

超疏水表面具有自清洁、流体减阻、耐腐蚀、抗结冰结霜等优良特性,然而现有超疏水表面大多易被油污污染而失效,制约了超疏水表面的实际应用。超双疏表面是指对水和油的接触角都大于150°的表面,超双疏表面不但可应用于油性环境,且几乎... 详细信息

超疏水表面具有自清洁、流体减阻、耐腐蚀、抗结冰结霜等优良特性,然而现有超疏水表面大多易被油污污染而失效,制约了超疏水表面的实际应用。超双疏表面是指对水和油的接触角都大于150°的表面,超双疏表面不但可应用于油性环境,且几乎具有所有超疏水表面的性质。钛是一种耐腐蚀性好、比强度高、密度小的金属,在航空、航天、汽车、信息工程、生物医学、核工业以及造船业中都有广泛应用。因此,在钛基底上制备超双疏表面具有重要研究价值。针对现有超双疏表面的制备方法存在的成本较高和环境污染等问题,提出一种利用中性电解液电化学刻蚀的方法制备超双疏钛表面。利用经济、环保、中性的溴化钠（NaBr）电解液对钛进行电化学刻蚀,构建超双疏表面和超疏水表面所需的微观形貌,用氟硅烷乙醇溶液对刻蚀的钛表面进行低表面能处理,分别得到超疏水表面和超双疏表面。利用扫描电子显微镜对所获微观形貌进行对比观察显示：表面微观形貌为凹角结构的表面,氟化处理后润湿性表现为超双疏;表面微观形貌为纳米片状结构的表面,氟化处理后润湿性表现为超疏水。利用X射线干涉仪、傅立叶红外光谱仪和能谱分析仪对超双疏、超疏水和普通表面进行晶体结构和化学成分进行分析,结果显示,晶体结构对钛表面润湿性无显著影响;超双疏表面和超疏水表面都存在低表面能的氟硅烷,而普通表面则没有。对反应物、反应过程和生成物进行分析,发现在整个加工过程中,溶液始终呈中性,环境友好性较好;反应生成物Ti（OH）4和H2对环境负面影响也较小此外,论文还研究了电化学加工参数对钛表面润湿性的影响规律。结果表明,钛表面的微观结构是影响表面润湿性的重要因素;电流密度和加工时间对润湿性影响较大;电解液温度对表面疏水性影响较小,但对表面疏油性影响较大;电解液浓度对润湿性影响较小。利用电化学参数对表面润湿性的影响规律,可有效控制钛表面润湿性,并分别制备出超双疏、超双亲、超疏水亲油及超疏水疏油表面。

关键词：电化学刻蚀超双疏表面超疏水表面环境友好性润湿性控制

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铝基超疏水表面润湿性能调控及应用研究

铝基超疏水表面润湿性能调控及应用研究

作者：李娟大连理工大学

学位级别：硕士

润湿性是衡量超疏水表面特性的重要指标,具有可控润湿性的超疏水表面在生物医学分析、芯片实验室等领域有重要潜在应用价值。本文利用电化学刻蚀和硬脂酸修饰在铝合金基底上加工超疏水表面,并研究了主要加工参数(电流密度、刻蚀时间及... 详细信息

润湿性是衡量超疏水表面特性的重要指标,具有可控润湿性的超疏水表面在生物医学分析、芯片实验室等领域有重要潜在应用价值。本文利用电化学刻蚀和硬脂酸修饰在铝合金基底上加工超疏水表面,并研究了主要加工参数(电流密度、刻蚀时间及电解液浓度)对所加工超疏水表面润湿性的影响规律。结果表明：随着电流密度增大,接触角呈先增大后减小的趋势;选择大电流密度可以缩短加工时间,提高超疏水表面的制备效率;电解液浓度对接触角和滚动角的影响均较小。当电解液浓度为0.1 mol·L-1时,滚动角达到最小值7.6°,所获得表面具有优良的动态超疏水特性。利用微铣削加工工艺在制备的铝基超疏水表面加工微米级微坑及其阵列结构,所加工微坑对水滴表现出高粘附特性,并且当液滴滚落微坑后,在微坑表面会附着水渍,说明铣削的微坑具有亲水性。研究微坑直径对液滴粘附性能的影响规律,结果表明,随着微坑直径的增加,微坑对水滴的粘附力呈线性增大趋势,可通过选择不同的铣刀直径在金属基超疏水表面加工出各种尺寸的微坑结构,进而定域控制超疏水表面的粘附性能。通过调整环境温度控制硬脂酸修饰的铝基超疏水表面的润湿性,分析了这种温度驱动下润湿性的控制机理,并讨论了温度驱动下铝基超疏水润湿性调控的可逆性。结果表明：随着温度的升高,样品表面的接触角减小、滚动角增大;接触角的变化在升温与降温交变过程中具有可逆性,而滚动角随着温度交变次数的增加逐渐增大,表明温度变化会导致铝基低粘附超疏水表面逐渐向高粘附超疏水表面转变。

关键词：超疏水表面润湿性铝合金电化学刻蚀

微米/亚微米尺度工具电极电解切割加工技术研究

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微米/亚微米尺度工具电极电解切割加工技术研究

作者：许帆南京航空航天大学

学位级别：硕士

微细电解切割加工是制造金属微结构和零部件的关键加工方法之一。该方法是一种以尺寸微小的工具作为阴极,根据阳极工件在电解液中发生电化学溶解的原理,对工件进行切割的微细电解加工方法。超短脉冲电源的应用使得微细电解切割的制造精... 详细信息

微细电解切割加工是制造金属微结构和零部件的关键加工方法之一。该方法是一种以尺寸微小的工具作为阴极,根据阳极工件在电解液中发生电化学溶解的原理,对工件进行切割的微细电解加工方法。超短脉冲电源的应用使得微细电解切割的制造精度得到大幅度提高,充分显示了微细电解切割加工技术的制造潜力。微细工具电极是微细电解切割加工中不可或缺的一部分,其尺寸直接影响着微细电解切割的加工精度和最小加工尺寸。电化学刻蚀作为一种微细工具电极制备方式,与现有其他电极制备方法相比在操作难易度、加工表面质量和加工效率等方面具有一定优势。本文进行了电化学刻蚀制备微米/亚微米尺度工具电极的研究,并基于工具电极进行了微细电解切割加工试验,研究成果包括以下三点:(1)提出了阳极往复运动辅助液膜法在线制备线电极新方法,建立了线电极直径预测数学模型,并通过试验验证模型。在线制备出直径约14μm的线电极并成功将其运用于电解切割加工。(2)研究了电化学刻蚀制备三阶柱状工具电极工艺,制备出了具有多种末端直径的三阶柱状工具电极。基于制备的三阶柱状工具电极,在同一工艺参数下研究了工件厚度对于电解切割加工的影响规律。(3)研究了阳极往复运动辅助液膜电解刻蚀制备针尖状工具电极工艺,制备出了尖端直径在亚微米级别的针尖状工具电极。基于制备的针尖状工具电极,通过变化脉冲宽度这一加工参数,研究了针尖状工具电极在特定参数下的极限加工能力。采用具有不同直径的针尖状工具电极和三阶柱状工具电极,在同一参数下研究了电极直径对于电解切割加工的影响规律。

关键词：微米/亚微米尺度工具电极电化学刻蚀微细电解切割超短脉冲电源微细电解加工

氟化TiO2和WO3薄膜的电化学制备、表征及其光电化学性能的研究

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氟化TiO2和WO3薄膜的电化学制备、表征及其光电化学性能的研究

作者：李文浙江大学

学位级别：硕士

近年来,半导体光催化技术在光电转换以及降解环境污染物等方面得到了广泛的研究。TiO由于具有活性高、光化学性质稳定、无毒等优点而成为首选。但是由于其光催化反应速率还很低(不大于1%),对太阳光吸收范围窄,只能吸收紫外光部分,限制... 详细信息

近年来,半导体光催化技术在光电转换以及降解环境污染物等方面得到了广泛的研究。TiO由于具有活性高、光化学性质稳定、无毒等优点而成为首选。但是由于其光催化反应速率还很低(不大于1%),对太阳光吸收范围窄,只能吸收紫外光部分,限制了其对太阳能的利用。因此,本文对TiO表面进行电化学氟化的方法来提高其光电化学性能,同时该方法拓展到WO以提高其可见光的光电化学性能。全文分为两大部分。第一部分,主要探索了提高锐钛矿型TiO光电化学和光催化活性的方法。采用电化学刻蚀的方法。在含氟水溶液中对阳极氧化法和溶胶凝胶法制备的锐钛矿型电极进行电化学氟化,并与P25混晶电极进行对比。氟化电极的光电化学性能均大幅度地提高。以刻蚀和未刻蚀TiO为光阳极,对活性艳红X3B污染物进行光催化(开路下)和光电催化(外加偏压)降解,发现刻蚀后氟化TiO电极的催化降解活性也大大提高。采用多种物理化学手段对电极进行表征,包括XRD、Raman光谱、SEM、XPS、UV-Vis漫反射光谱、光致发光(PL)光谱等,研究了刻蚀对电极的结构、组成、表面形貌和吸光性能的影响,同时结合电化学和光电化学方法对电极的能带结构、界面性质和电荷转移动力学进行了研究,探讨了氟化TiO光催化活性提高的机理。结果表明,刻蚀后电极性能提高的主要原因为,氟化导致了电极能带边缘的负移,提高了界面电荷转移速率常数。第二部分,主要探索了氟化对WO的可见光光电化学性能的影响。以钛钣为基底,在含氟的酸性水溶液中,对电沉积制备的WO薄膜电极进行电化学氟化刻蚀,并采用光电化学、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱、光致发光(PL)等多种物理化学手段对电极进行了表征。结果表明,刻蚀不仅使电极比表面积增大,质量减少,重要的是可使电极表面状态发生变化。在相同催化剂质量和比表面积的条件下,这种变化显著提高了WO薄膜电极在可见光和紫外-可见光照下的光电转换性能。刻蚀对电极的吸光性质和晶体结构等未检测出明显变化。氟化电极在酸性中具有良好的光电化学稳定性。机理研究表明,电极光电化学性能提高的原因可归因于:一方面,电极表面氟化刻蚀使得平带电位负移;另一方面,光生载流子表面复合中心数目减少。

关键词： TiO2 WO3 电化学刻蚀氟化光电化学可见光

基于纳米结构的GaN基光电器件的制备及性能研究

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基于纳米结构的GaN基光电器件的制备及性能研究

作者：魏斌山东大学

学位级别：硕士

继第一代Ge、Si为代表的半导体材料、第二代GaAs、InP为代表的化合物半导体材料之后,以GaN与SiC为代表的第三代半导体材料已成为当前的研究热点问题。由于GaN材料具有禁带宽度宽、击穿电压高、电子漂移速度高热导率高和理化性能稳定等优... 详细信息

继第一代Ge、Si为代表的半导体材料、第二代GaAs、InP为代表的化合物半导体材料之后,以GaN与SiC为代表的第三代半导体材料已成为当前的研究热点问题。由于GaN材料具有禁带宽度宽、击穿电压高、电子漂移速度高热导率高和理化性能稳定等优点,使其在微电子以及光电子器件制备等领域获得了广泛的应用。到目前为止,人们多采用有机金属气相沉积技术（MOCVD）在蓝宝石（Al2O3）衬底上外延生长GaN基薄膜。但GaN和蓝宝石衬底之间较高的晶格失配导致GaN基薄膜具有较高的缺陷密度和较大的残余应力,从而影响了 GaN基器件的稳定性和可靠性。因此寻找既能降低GaN基薄膜缺陷密度又能减小其残余应力的简单有效的方法是很有必要的。由于通过湿法刻蚀所制备的纳米多孔GaN薄膜可以较好的解决上述问题,且能提高晶体的质量,因此有关纳米多孔GaN基薄膜的制备和性质的研究受到了人们的密切关注。经过多年努力,金属辅助化学刻蚀、光辅助电化学刻蚀和电化学等刻蚀技术已获得较为广泛的应用。论文采用电化学刻蚀技术和MOCVD技术在c面蓝宝石衬底上异质外延生长并制备多孔GaN DBR、基于多孔GaNDBR的LED,以及基于GaN材料的光探测器。通过DBR结构设计、工艺开发和优化,制备出具有较高反射率的纳米多孔GaN分布式布拉格反射镜（DBR）、纳米多孔GaN基LED和GaN基光电探测器。论文主要研究内容包括以下部分:1.采用电化学刻蚀技术在草酸、硝酸钠（NaNO3）刻蚀溶液中对轻重掺杂的GaN周期性结构薄膜进行刻蚀,以制备纳米多孔GaNDBR薄膜,通过对刻蚀样品结构和反射特性的测量,系统地研究了高质量GaNDBR形成条件。与草酸刻蚀液相比,由NaNO3刻蚀液所制备的DBR镜具有更高反射率和更大制备窗口等优点。为了研究刻蚀均匀性,我们在NaNO3刻蚀液中制备出2英寸的多孔GaN DBR,通过对其不同点所测得的反射率以及半高宽的差值发现该法所制备的DBR均匀性更好。通过利用传输线模型（TLM）对多孔GaNDBR的反射率进行模拟,可以确定刻蚀后多孔GaN层的折射率变化以及层厚度和层数变化对GaN DBR性能的影响,由模拟结果可知增加层厚度改变层折射率可以增加GaNDBR反射率和阻带宽度。2.采用MOCVD技术在蓝宝石衬底上外延生长具有轻重掺杂GaN周期性结构的GaN LED结构后,采用电化学刻蚀的方法制备出具有高反射率的纳米多孔GaN分布布拉格反射镜（DBR）的LED。在NaNO3刻蚀溶液中通过对同一块2英寸LED样品不同区域进行不同电压的刻蚀,测量并比较刻蚀前后LED样品发光强度和发光功率,结果发现18 V刻蚀电压下所制备的LED样品发光功率达到最高,达到4.7 mW,且晶体质量较稳定。这可能归因于18 V电压刻蚀后DBR对有源层（InGaN/GaN多量子阱）发射光具有较高的反射效应,刻蚀电压相对较低,不会对LED结构造成破坏,且刻蚀后应力松弛导致其内量子效率增加。3.通过MOCVD、退火、电子束蒸发、热蒸发等技术制备GaN金属-半导体-金属（MSM）光电探测器后,采用原子层沉积（ALD）法沉积氧化铪（HfO2）绝缘层。对沉积绝缘层前后GaN探测器的性能参数进行对比,测得沉积HfO2绝缘层后器件暗电流降低了 17倍,其应归于高k介质HfO2绝缘界面层在金属与GaN器件上表面之间形成的高势垒。在405 nm激光照射下对比响应时间,可以发现沉积绝缘层前后探测器均表现出了良好的重复性和随时间变化的稳定性,响应时间较短,沉积绝缘层前后响应度与探测率略有降低,但处于同一数量级变化不大。这些结果表明,沉积HfO2绝缘层后使GaN光电探测器有很大的应用潜力。

关键词：电化学刻蚀纳米多孔GaN 分布式布拉格反射镜发光二极管光电探测器

电化学法制备TA15钛合金超疏水表面及性能研究

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机械设计与制造工程 2022年第10期51卷 37-42页

作者：李纬马宁张亚雄沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

为了研究TA15钛合金超疏水表面与表面粗糙度的关系,首先利用电化学方法制备TA15超疏水表面,得到最佳超疏水表面的接触角、滚动角分别为166.7°和3.7°;然后通过单因素试验,得出电流密度和刻蚀时间是影响其疏水性变化的主要因素;最后测... 详细信息

为了研究TA15钛合金超疏水表面与表面粗糙度的关系,首先利用电化学方法制备TA15超疏水表面,得到最佳超疏水表面的接触角、滚动角分别为166.7°和3.7°;然后通过单因素试验,得出电流密度和刻蚀时间是影响其疏水性变化的主要因素;最后测量了不同参数下表面粗糙度值,与接触角、滚动角数据拟合,得到超疏水表面粗糙度的最小值为1.32μm。通过对TA15表面粗糙度与疏水性的变化分析得出:在达到最佳疏水状态前,粗糙度越大,接触角就越大,滚动角也就越小;达到最佳疏水状态后,粗糙度继续增大,接触角减小,滚动角增大。

关键词： TA15 超疏水表面电化学刻蚀微观结构粗糙度