表面减阻涂层的制备及减阻因素分析
海上行驶的船舶及水下运动设备等正常工作时容易受到来自流体的摩擦阻力。它不仅影响船舶运动速率，而且航行过程中航海设备需要耗费大量的燃油来克服外加粘性阻力。有效降低船体运动带来的阻力不仅有利于船舶的速度提高，而且能够加强能源利用率，促进科技进步，增强国防建设。因此，发展减阻技术势在必行。近年来，超疏水减阻技术作为新兴的减阻方案，受到了科学家们的广泛关注。超疏水减阻材料制备方法简便，操作环境温和，并且得益于自身材料的优良特性，能够捕获空气，使得运动过程粘滞阻力减小，从而实现减阻。但是，超疏水减阻技术目前存在一些争议，争议主要围绕两点展开:其一，是否所有的超疏水涂层均具有减阻性;其二，超疏水能够减阻的技术条件和参数。
基于目前存在的争议，本论文围绕超疏水涂层能否减小流体阻力这一关键性问题展开，利用无电金属沉积方法、聚合物自交联等操作手段，我们制备了四种典型的超疏水表面，并分别对其表面形貌、疏水性能、减阻特性做出表征测试。实验发现，不是所有的超疏水涂层都具有减阻特性;只有粗糙结构构筑在平面基底以上的超疏水结构呈现减阻功效。另外，超疏水表面的粘附力值是影响减阻的重要因素:随着粘附力值的增大，超疏水涂层减阻性能逐渐下降;当涂层对静态水滴的最大粘附力值达到137.2μN时，疏水涂层表现出增阻性，此时水滴可以倒挂在涂层表面而不掉落。同时，本文总结了超疏水涂层减阻的技术条件和参数，以及减阻机理和实际应用的可行性。最后，论文探讨了该技术当下存在的缺点。希望本文的工作能够对未来海洋船舰减阻技术的发展做出一定的贡献。
流体阻力;表面减阻涂层;超疏水减阻;海洋船舰
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
石峰
2013
中文
TG174.4
90
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）