【摘 要】
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相比于微观形貌不受控制的一般超疏水表面，具有可控结构的超疏水柱状阵列在超疏水表面的三相接触状态、润湿性规律及一些极端润湿性现象的研究中具有更大的应用价值。针对现有
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相比于微观形貌不受控制的一般超疏水表面，具有可控结构的超疏水柱状阵列在超疏水表面的三相接触状态、润湿性规律及一些极端润湿性现象的研究中具有更大的应用价值。针对现有金属基阵列超疏水表面制备方法存在的加工效率较低、难以大面积制备等问题，论文提出采用掩膜电解加工法实现铝金属基底上阵列超疏水表面的制备，并通过仿真研究得出了加工参数控制超疏水阵列结构尺寸参数和润湿性的一般规律。论文的主要研究工作如下： （1）采用ANSYS建立了掩膜电解加工过程的仿真模型，分析了阵列加工中结构变化与场强分布的相互影响规律，通过对工件-电解液接触线上各节点坐标进行迭代，揭示了掩膜电解加工过程中基底结构随加工电流、加工时间的变化规律。 （2）根据仿真结果，对阵列柱状结构的高度和柱顶直径随加工参数的变化进行拟合，得出通过调整掩膜尺寸、掩膜电解加工电流密度和加工时间控制阵列结构尺寸参数的规律和方法。 （3）通过铝基底上阵列超疏水表面的制备试验，将不同加工参数下得到的阵列结构尺寸与仿真结果进行对比，验证了仿真结果的准确性。采用氟硅烷修饰的方法降低阵列结构表面能，得到接触角可达162.3°的超疏水柱状阵列结构。 （4）对柱状阵列结构的三相接触状态及润湿性规律进行分析，发现超疏水阵列结构呈Cassie-Baxter接触状态，不具超疏水性的阵列结构呈Wenzel接触状态，并从水滴受力的角度分析了不同接触状态产生的原因。 （5）根据Cassie-Baxter理论模型，研究超疏水阵列结构表面固相比例对接触角的影响，发现掩膜电解加工制备的超疏水阵列结构的接触角与Cassie-Baxter理论接触角基本一致。根据阵列结构与润湿性的这一关系，改变掩膜尺寸和电解加工参数，利用掩膜电解加工法可得到结构尺寸与接触角皆可控的超疏水柱状阵列结构。
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