基于化学腐蚀的工程材料超疏水表面制备与研究开题报告

全文总字数：6837字

1. 研究目的与意义

工程材料按化学成分可分为金属材料、非金属材料、高分子材料和复合材料四大类，其中金属材料是最重要的工程材料。然而在国民经济高速发展的今天，每年由于金属腐蚀造成的损失一直居高不下，严重制约了我国经济的可持续发展，因而越来越多的科研人员开始从事表面防护的相关研究。超疏水表面是一种新型的环境友好型表面，即通过在金属基表面构筑微纳米粗糙结构，并在此基础上进行低表面能修饰，从而获得的一种耐蚀表面。一般情况下，我们将与水的静态接触角大于150、滚动角小于10的表面称为超疏水表面^[1]，它的存在有利于降低金属与水分等腐蚀性介质的相互作用，从而增强材料的耐蚀性能。

近年来，超疏水表面由于其自清洁、耐腐蚀、减阻等特性已广泛应用于日常生活和工农业方面，具有非常广阔的发展前景^[2]。然而当前的金属超疏水表面制备与研究主要集中在铁基和铜基金属，对于铝基金属的研究相对较少。因此本文选择铝基材料作为研究对象，采用化学腐蚀的方法制备铝基超疏水表面，并通过实验来测量其接触角，分析该表面的润湿性，探讨其与普通表面相比所具有的优势，进而研究铝基超疏水表面制备过程中的注意事项，得出有利于生产实际的结论，同时为铝基超疏水表面制备的改进和研究提供参考依据。

2. 国内外研究现状分析

本课题的研究对象是铝基超疏水表面，下面将对超疏水表面的研究概况进行阐述。

（一）超疏水的理论模型

超疏水的理论模型主要包括young模型^[3]，wenzel模型^[4]和cassie-baxter模型^[5]。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

本课题采用化学腐蚀的方法制备铝基超疏水表面，通过实验来测量其接触角，分析该表面的润湿性，探讨其与普通表面相比所具有的优势，并研究铝基超疏水表面制备过程中的注意事项，得出有利于生产实际的结论，同时为铝基超疏水表面制备的改进和研究提供参考依据。

时间安排:

4. 研究创新点

当前对铝基材料的防护手段主要有金属镀层，阳极氧化，电化学保护法，加缓蚀剂等，但这些手段或多或少存在一定的弊端：如化学镀层会污染环境；阳极氧化将影响金属基体的机械性能；电化学保护法成本过高；而加缓蚀剂只能起到抑制的作用，治标不治本。本课题研究的超疏水表面是一种新型的环境友好型表面，规避了上述防护手段的不足之处，对于金属表面防护具有着十分重要的意义，值得深入研究。