1. 研究目的与意义（文献综述）

超疏水表面功能材料在防污、流动减阻等领域具有重要应用。现代科学技术的发展，特别是显微成像技术的进步，把人类的视野从宏观拉进了微观，得以窥探自然界中微小尺度的奥秘。研究发现，生物为了适应生存环境，其看似光滑的表面进化出了具有不同特征尺寸的多级微纳米结构，结合生物自身的化学属性 , 体现出不同的力学性质。例如，荷叶“出淤泥而不染”的自清洁表面，水黾能够施展“水上漂”所依赖的腿部表面微结构，对水滴具有高粘附能力的玫瑰花瓣表面等。受到自然界的启发，人们设计开发出了具有不同类型多级微结构的超疏水表面功能材料，在日常生活和各种工业生产过程中有诸多应用，也为解决能源和环境问题带来了指导性的思路。微纳米尺度下，高比表面积的特性突显出材料的表界面效应、尺寸效应等与宏观材料不同的性质，在表面化学反应、吸附、浸润、粘附、流体滑移等方面展现出良好的应用前景。

陶晓彦等人对柱状结构阵列碳纳米管膜的超疏水材料的研究有了很大的进展，并已成功地制备出了超疏水和超双疏的阵列碳纳米管薄膜、超疏水的聚合物纳米纤维 (包括通过分子结构的重排，将亲水性高分子制备成为超疏水性纳米结构薄膜 )及全 ph值范围内呈现超疏水性的碳纤维薄膜；利用热响应性，实现了温控下高分子的超亲水和超疏水之间的可逆转换；另外,还成功地制备出了具有疏水纳米结构的无机半导体薄 膜和在紫外光控制下超亲水超疏水可逆转换的阵列纳米结构的氧化锌，进而制备出了超疏水与超亲水可控的纳米界面材料。

近年来，对超疏水性表面的理论研究已经取得了大量的成果,但制备方法并不多，且多数制备方法存在实验条件苛刻、步骤繁琐、成本高等问题,现已投入市场的超疏水性材料也存在如表面微细结构强度低、易老化、易磨损、易污染、使用寿命短等缺点。今后必将加大在如下：实现高性能功能材料表面的超疏水性；运用纳米材料的制备技术,实现在广泛的材料基底上制备超疏水性材料；研究超疏水性的机理,开发制备超疏水性材料的有效方法；对超疏水性表面的精细结构进行更深入地研究,以改进和提高超疏水性材料的制备工艺。

2. 研究的基本内容与方案

本文所设计的是铝合金超疏水表面，由于超疏水性材料具有许多独特的表面性能，如自清洁、防腐蚀、生物相容性及超疏水性等，因此广泛应用于日常生活、国防及工农业生产等领域中。本文通过线切割的技术手段在铝合金表面构筑粗糙结构，得到超疏水表面，并对加工出来的超疏水表面进行在润湿性，耐腐蚀性以及摩擦学性能方面的性能测试实验，最终完成设计。

本论文采用高速电火花线切割机床在铝合金表面构筑复合粗糙结构,经自组装技术处理后得到了超疏水铝合金表面。结果表明,高速电火花线切割机床在铝合金表面构筑陨石坑-突起-鳞片-气孔-颗粒复合粗糙结构,该复合结构形成了气垫效应,实现了超疏水功能,表面静态接触角达153.73°,滚动角为2.33°。研究了脉冲宽度对表面疏水性能的影响,结果表明,脉冲宽度对铝合金表面复合粗糙结构的形貌和水滴在表面的接触状态都有十分重要的影响。随着脉冲宽度的增加,铝合金表面陨石坑直径随之增大,陨石坑深度减小,单位面积内的突起物数量随之减少。微观结构的变化导致水滴在铝合金表面的接触状态由Cassie模型向Wenzel模型转变。胶带剥离试验表明超疏水铝合金表面具有良好的耐用性,剥离后的试件具有良好的可修复性和时间稳定性。

3. 研究计划与安排

第1-3周：完成疏水性金属表面设计及线切割开题报告和英文翻译；

第4-6周：完成疏水性金属表面设计及线切割的总体方案设计；

第6-8周：完成疏水性金属表面设计及线切割的详细方案设计；

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献：

[1] 蒋熊，乔生儒，石秀华，宋保维.铝合金表面各向异性Λ型条纹的疏水性.西北工业大学材料学院超高温结构复合材料国家级重点实验室，西安710072

[2] 郭春芳.超疏水材料的研究现状及应用.山东丝绸纺织职业学院，山东淄博255300