[01388802]管线钢仿生多尺度微细结构疏油拒蜡功能表面的构建及耐久性研究

分别以45#钢、X52、X70管线钢为基底,采用喷（抛）丸（砂）及盐酸溶液化学刻蚀复合工艺在钢板表面成功制备出仿生多尺度微细结构,并分别采用氟硅烷、十七烷酸及全氟辛酸对多尺度表面进行低自由能化修饰,优化了仿生多尺度疏水疏油功能表面的制备工艺参数。研究了喷（抛）丸（砂）表面、化学刻蚀表面及低自由能化修饰后的表面的微观结构。揭示了管线钢表面形貌形成的规律、控制方法及机理。研究了仿生多尺度微细结构表面形貌的分形特征及其与液体的润湿性的关系。对低能非光滑表面疏液机理进行了理论推导,建立了相关理论模型,证实了荷叶效应存在的合理性及必然性,同时从理论上证实了多尺度结构对非光滑表面疏液性有重要促进作用,研究结果对材料表面仿生具有重要推动作用。研究了仿生多尺度微细结构表面的疏水疏油规律,探讨了仿生多尺度微细结构表面与石蜡、原油的润湿性,探讨了温度的影响及机理。在管线钢上制备出的仿生疏液功能表面与水的最大接触角为156.4°,实现了超疏水,与机油的最大接触角为141°,与花生油的最大接触角为140°,与石蜡的最大接触角为119°,与原油的最大接触角为97°,达到了疏油性。