陶瓷“铠甲”式超疏水表面的制备及其减阻性能研究
编号:248 访问权限:仅限参会人 更新:2025-04-17 14:10:37 浏览:4次 口头报告

报告开始:暂无开始时间(Asia/Shanghai)

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摘要
为减少船舶航行阻力带来的能源消耗和温室气体排放问题,超疏水表面因其卓越的被动减阻和防腐蚀性能被用做船体外部涂层。本研究以超疏水表面的减阻性能为切入点,首先在铝基体表面通过激光刻蚀和微弧氧化的方法制备出陶瓷“铠甲”式微坑结构,后采用两步喷涂法在陶瓷“铠甲”式微坑表面喷涂氟碳树脂和超疏水SiO2纳米颗粒溶液,最终获得陶瓷“铠甲”式超疏水表面。通过表面润湿性、载重摩擦实验、电化学腐蚀实验、砂石撞击实验和减阻实验对制备的涂层进行测试分析。研究结果表明:铝基体表面经过激光刻蚀和微弧氧化处理后可在表面获得尺寸较规则的陶瓷“铠甲”式微坑。当喷涂粘接树脂次数2次,粘接树脂固化时间为15min,纳米SiO2溶液的喷涂量为1.25L/m2时,获得的喷涂层上的树脂固化质量高,表面纳米SiO2颗粒堆积程度高且分散均匀。此时表面的静态接触角和滚动接触角分别约为158°和5°。制备的试样表面相对于铝基体表面的腐蚀速率可降低99.95%,表明该试样具有极佳的耐腐蚀性能。在机械耐久性方面,试样表面在经历60m的砂纸载重摩擦后接触角仍在147°;试样表面经过2000g的砂石撞击后,表面接触角从163°降到低于151°,表面滚动接触角从3°上升到8°,展现出超强的机械耐久性,分析其原因可能是基体表面多孔陶瓷层的耐磨作用,表面微坑对微坑内部纳米SiO2颗粒层的铠甲保护作用以及喷涂树脂的粘接作用三者共同作用的结果。通过搭建的减阻实验台对试样表面进行减阻性能分析,结果发现在1.8m/s的水流速度冲击下,试样表面相对于铝基体表面的减阻率可大39.1%,但随着水流速度的增加,减阻率有所下降。在在5.4m/s的高速水流下连续冲击70min后,试样表面的减阻率从36.5%下降至22.8%,并且冲刷后的表面仍维持较好的超疏水性能,表明制备的超疏水表面具备较高的耐水流冲击破坏能力。
关键词
超疏水表面,陶瓷铠甲结构,;减阻性能,;耐水流冲击
报告人
付景国
教师 大连海事大学

稿件作者
付景国 大连海事大学
廖晓钢 大连海事大学轮机工程学院
纪玉龙 大连海事大学
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重要日期
  • 会议日期

    05月09日

    2025

    05月11日

    2025

  • 04月23日 2025

    摘要截稿日期

  • 04月23日 2025

    初稿截稿日期

  • 08月07日 2025

    报告提交截止日期

主办单位
中国机械工程学会表面工程分会
承办单位
天津大学
中国地质大学(北京)
海南大学
北京科技大学
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