【摘 要】
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自然界中存在着大量疏水现象,其优异的表面性能受到越来越多的关注。通过制备疏水表面可以进一步扩大使金属材料的应用领域,同时具有优异耐久性的疏水表面可以极大提高疏水材料的使用寿命。本文受自然界中鲤鱼鳞片结构启发,采用激光加工与电沉积相结合方法在304不锈钢表面制备了仿生鱼鳞微结构,通过在金属表面制备微纳米级粗糙结构,复合结构使不锈钢表面形成疏水效应,电沉积镍原子增强了表面的耐磨损性,磨损过程中保留了表
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自然界中存在着大量疏水现象,其优异的表面性能受到越来越多的关注。通过制备疏水表面可以进一步扩大使金属材料的应用领域,同时具有优异耐久性的疏水表面可以极大提高疏水材料的使用寿命。本文受自然界中鲤鱼鳞片结构启发,采用激光加工与电沉积相结合方法在304不锈钢表面制备了仿生鱼鳞微结构,通过在金属表面制备微纳米级粗糙结构,复合结构使不锈钢表面形成疏水效应,电沉积镍原子增强了表面的耐磨损性,磨损过程中保留了表面复合微结构尺度和形貌,保证了表面的疏水特性。通过改变激光加工尺寸和电沉积时间调控仿生微结构形貌特征,研究了仿生微结构对不锈钢表面润湿性和耐磨性的影响。结果表明,经激光加工处理不锈钢表面出现仿生粗糙微结构,材料表面润湿性由亲水性转变为疏水性,当激光加工尺寸为100μm时,水接触角达到最大,为143.8°,再经电沉积处理后不锈钢表面水接触角增大到146.9°。磨损试验结果表明,镍原子沉积能够改善不锈钢表面的耐磨损性能,随着电沉积时间的增加,材料表面耐磨性逐渐增强,并且在单脉冲电沉积条件下,材料耐磨性达到最优,与不锈钢抛光表面相比,试样磨损质量减少了75.5%。耐久性测试结果表明,不锈钢仿生疏水表面具有优异的耐久性,且耐久性会随着表面耐磨性的提高而增强,经800目砂纸打磨10m,激光加工与单脉冲电沉积仿生疏水表面水接触角最多减少2.8°和1.1°,由此说明单脉冲电沉积仿生疏水表面具有更好的耐久性。本文通过激光加工与电沉积复合在不锈钢表面构筑出仿生疏水耐磨结构,为不锈钢材料在疏水自清洁和耐磨损等方面的应用与研究提供了一定的参考价值。
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