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铜基体微纳米金属枝晶的制备、润湿性及其防腐性能的研究

邱日  
【摘要】:21世纪是海洋的世纪。金属材料腐蚀是人类利用海洋过程中不可避免遭遇的问题,并给国民经济造成巨大的损失。因此,研究海水中金属腐蚀防护具有重要的理论价值和实际意义。 超疏水现象给防腐蚀开辟了新的途径,利用金属表面构筑的微纳米粗糙结构超疏水材料形成的隔离层,能够有效地阻止腐蚀介质的侵入,从而对金属起到保护作用。 本论文通过电化学沉积方法,在Cu金属基底上制备了金属单质、合金以及核壳材料(Co@Cu)的枝晶结构;通过置换反应方法,在Zn金属基底上制备了金属Cu枝晶结构。研究了施加电位对所得沉积物的形貌影响,对晶体生长的机理进行了合理的解释;并对所得到枝晶的润湿性做了深入探讨。主要结论如下: (1)电化学沉积能够作为通用方法来制备金属单质Fe、Co、Cu的枝晶结构。因为不同金属所属晶系不同,所得到的金属枝晶结构也表现出不同的外在形貌。Fe枝晶可以实现三角锥形堆叠的一维线状结构,而Co和Cu则表现为平面的枝晶结构。所得到的枝晶结构都具有超亲水润湿性,当枝晶结构表面修饰长链有机酸后,则表现出超疏水润湿性。 (2)电化学沉积能够作为通用方法制备合金CuNi、CuCo、CuFe以及Co@Cu核壳材料的枝晶结构。所得到的枝晶结构都具有超亲水润湿性能,当枝晶结构的表面修饰长链有机酸后,合金枝晶结构也将表现出超疏水润湿性。 (3)以金属Zn作为基底,利用通过置换反应生长所得Cu枝晶结构的催化性能赋予了金属Zn表面碳纤维材料。接触角测试证实了所得碳纤维材料具有超疏水性能。利用电化学极化曲线等方法对材料的抗腐蚀性能进行了研究,表明Zn表面所修饰的碳纤维具有良好的防腐蚀效果。


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