液体对固体表面的润湿是自然界中的普遍现象，润湿性是指一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性。例如雨水落在荷叶表面后形成球状液滴而滚落的现象以及荷叶“出淤泥而不染”的自清洁效应，即为超疏水现象。此外许多动植物如水黾的脚、蝉翼、水稻叶等，也具有超疏水性能[1-3]。所谓超疏水表面一般是指与水的接触角大于150°，滚动角小于10°的表面[4]。此外，超疏水表面在自清洁，防雾防霜，防污染，防腐蚀，流体减阻等方面有广泛的应用[5]。

该机床X/Y/Z行程为800/630/550 mm；主轴转速12 000 r/min；快移速度60 m/min；控制系统采用Siemens 840D SL。机床具有如下优势特点：行程大，加工效率高；高铣削加工能力，更强力驱动；可一次性完成所有加工内容；高精度加工，适用于转向器壳体等对精度要求高的零件加工；高速加工，适合铝合金中小零件的快速加工。

研究表明，超疏水特性是由材料表面微纳米粗糙结构和低表面能物质共同决定的[6]。近年来，研究者们聚焦于制备超疏水材料表面所须的微纳米二级复合结构。金属材料在工业领域及我们的日常生活中应用广泛，目前，基于金属材质的超疏水表面制备方法主要有：电化学法[7,8]，干法/湿法刻蚀[9,10]，物理或化学气相沉积法[11,12]，溶胶-凝胶法[13,14]等。但由于微纳结构与基底结合力不强，低表面能物质层容易脱落，耐磨性差，受pH值变化的影响大等因素，金属材料超疏水表面制备尚未广泛推广。

碳化硅(SiC)微颗粒具有高强度、耐酸碱、高硬度耐磨损等优点常被应用于制造复合材料。包晓慧等[15]首次利用碳化硅微粒作为复合材料的颗粒增强相，采用电解法制备出接触角160.7°的超疏水表面。本文首次采用化学刻蚀法，在铝基碳化硅复合材料基底上制备超疏水表面织构。与电解法制备不同，这种方法操作过程简单，设备简单，成本低廉，适用于大规模表面织构制备。

随着网络技术快速地发展，公司应加大网监的力度专人专门来负责，设置维度指标，处理好机房进出人员的身份信息和确认。并且针对公司的特定状况，开发相应的技术来保护数据信息。网络技术的进一步发展也使得实时处理成为可能，很多业务往往在发生的第一时间通过远离企业的计算机把既定工作顺利搞定，完成工作，从原有的多个部门协同作战的事项，变成了单个部门甚至个人解决。所以说，精简了工作流程内控的范围也变得广泛起来，也使得更趋复杂。

1 实验方法

蚀刻基片采用2024铝基碳化硅复合材料(参照荷叶表面微凸起结构选择粒径为3～8 μm的碳化硅微粒，体积分数45%，尺寸规格20 mm×20 mm×1 mm)。所用低表面能修饰物质为97%纯度的全氟硅烷，所用试剂均为分析纯。

超疏水表面形貌结构采用S-4300冷场发射扫描电镜(FSEM)进行分析，采用GENGSIS60能谱仪分析(EDS)样品表面成分，样品测试前需喷金处理。静态接触角和滚动角采用XG-CAMB1光学接触角测量仪进行测定，测量时所用的水滴为5 μL，本文中的数据是在5个不同的位置下测量的平均值。

来来来，看一看水泥文具套装Reconstruction，独特风格，包君满意！它包含四样水泥制品：计算器、胶带台、订书机、笔筒。

2.2.1 钾离子运输系统 植物通过钾离子运输系统从外界吸收K＋来提高K＋的含量，钾离子运输系统包括高亲和钾离子转运载体和钾离子通道。

水库上游没有水文站，水库水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水化学等水文要素资料难以获取。水雨情观测只能依靠大坝站观测，洪水预报能力弱。大坝观测站只能观测本站区域内水雨情，对于流域内水雨情无从得知。水库流域面积内75%为石山区，产汇流速度快，如果上游黑峰、黄花岭有汛情，不能预先得知，只有等洪水到达库区才能观测到，使水库防汛很被动，不能主动采取有效防御措施。

基片先经过磨床精磨两面，反复用丙酮、去离子水清洗以除油污，然后用乙醇超声波振荡清洗10 min，再放入烘箱以85℃烘干0.5 h。处理好的基片分别以盐酸浓度和刻蚀时间作单因素实验：在室温下用不同浓度盐酸(7.5%～30%，质量分数)刻蚀2 min；用15%盐酸在不同时间下进行蚀刻，时间范围1～5 min。

为考察超疏水Al/SiC复合材料耐磨性，将500 g标准砝码置于待测样品上，用胶带牵扯样品在1000#砂纸上水平拖动，并以量尺计量拖动距离，每10 cm测量一组接触角值[16]。用同样的工艺参数(盐酸溶液浓度15%，蚀刻时间2 min)在2024Al片上制备出表面接触角155.46°的样品以作对比。

用CIMPS-1型电化学工作站测试材料表面抗腐蚀性能。配置质量浓度为3.5%的NaCl溶液模拟海水，甘汞电极作为参比电极，对比分析空白样和所制超疏水SiC/2024Al复合材料表面抗腐蚀性能。

2 结果与讨论

2.1 材料表面形貌特征

图1a～c分别是材料在15%(质量分数)盐酸溶液下蚀刻不同时间所得表面形貌。样品蚀刻时间为0 min时，即材料本身表面形貌如图1a示，碳化硅颗粒(粒径3～8 μm)弥散分布嵌在铝基材中形成不规则的微凸起结构，但由于铝包覆在碳化硅颗粒上使得相邻碳化硅颗粒相连在一起形成更大的微粒簇(粒径10～35 μm)。样品蚀刻时间为2 min时，如图1b所示，大颗的微粒簇纷纷变小了(粒径最大不超过15 μm)，原因是碳化硅颗粒间的铝材被蚀刻形成数微米的凹坑，呈现出弥散分布的大小相对均匀的微粒簇-凹坑表面形貌。然而，随着蚀刻时间增加到5 min时，如图1c所示，凹坑逐渐变大并连成沟槽(长度 15～40 μm)。相比之下，图 1d 是材料在 30%盐酸溶液下刻蚀2 min所得表面形貌，比较15%的样品(图1b)其凹坑的直径增大非常明显(直径5～20 μm)，并且凹坑与凹坑连成的沟槽长度也较大。

在室温下量取一定体积的乙醇，在其中加入适量的氟硅烷，配置成1.0%氟硅烷/乙醇溶液，放入磁力搅拌器中搅拌4 h后取出待用。将蚀刻后的基片用去离子水清洗干净，放入烘箱以85℃烘干1 h。放入1.0%的氟硅烷/乙醇溶液中，室温下浸泡1 h。然后置于烘箱中以120℃烘干1 h，随炉温冷却至室温。

2.3.1 盐酸溶液浓度对表面润湿性的影响 测试得未加工的2024铝基碳化硅复合材料表面接触角已达到118.8°，经氟硅烷修饰后其接触角高达136.6°，远远高于 2024 铝的109.68°(2000#砂纸打磨)，推测是由于弥散分布的碳化硅微粒和微粒簇所形成的微米级粗糙结构提供了疏水性基础条件。

图1 未加工及盐酸溶液蚀刻表面的FSEM像 Fig.1 FSEM images of material surface:(a)unworked surface;(b)surface etching by 15%HCl solution for 2 min;(c)surface etching by 15%HCl solution for 5 min;(d)surface etching by 30%HCl solution for 2 min

图2未加工表面及盐酸溶液蚀刻表面纳米结构图 Fig.2 Nano structure images of Unworked material surface(a),surface etching by 15%HCl solution for 2 min(b)and 6061 aluminum substrates etched with 14.8%HCl for 2.5 min(c)

2.2 表面成分表征

2.3.2 蚀刻时间对表面润湿性的影响 15%的盐酸蚀刻从1 min到5 min，如图6所示，蚀刻后的材料表面接触角呈先增大后减小的趋势，结合图1可知，情况与2.3.1相似。当蚀刻时间仅1 min时，蚀刻量很小，刻蚀面仍一定程度上呈现复合材料原始表层的结构特征；随着时间延长，蚀刻量单调递增，2～3 min时间范围内接触角都保持在155°左右，滚动角低至5°，且不同位置接触角差异不超过3°，达到比较理想的超疏水效果。但蚀刻4 min后接触角开始下降，5 min时急剧下降至143.99°，滚动角接近90°，说明材料表面出现的凹坑和沟槽影响了疏水性。

2.3 润湿特性分析

江雷等[3]研究发现，荷叶表面拥有微米级乳突，乳突上又存在纳米级结构，这种微纳米尺度复合的阶层结构是其超疏水表面的结构基础。本文在实验中制备出的超疏水材料表面微纳结构(图2b)与常规铝合金盐酸蚀刻不同，2024铝基碳化硅复合材料的蚀刻特征是：大小均匀、弥散分布的碳化硅微颗粒上包覆着的铝基材被盐酸蚀刻去除了大部分使得不能被蚀刻的碳化硅微颗粒凸显出来作为微米级结构(图4a)。另一方面，残留在碳化硅微颗粒表面的少量铝基材在蚀刻下形成了密集的纳米级颗粒，从而形成了类似荷叶表面的微米-纳米二级复合结构。该结构的存在加上低表面能物质的修饰作用，使得水滴在材料表面上滴落时一部分与固体表面接触，另一部分与该结构所捕获的空气相接触，形成固-液接触与气-液接触共同组成的三相复合接触状态 (图4b)，根据Cassie-Baxter模型[18]，分析如下：

图7 所示是不同pH值液滴和基体表面接触角之间的关系。当液滴pH值在酸性区间从7降低直到趋近与0时，接触角由157.02°减小到149.61°；pH值在碱性区间从7趋近14时，接触角减小到150.09°。可见，得益于SiC颗粒的保护，复合材料无论在强酸还是强碱环境中都保持很好的疏水性能。

放大观察发现，未加工材料本身碳化硅微粒表面较光滑(图2a)。相较下，15%盐酸溶液蚀刻2 min后，碳化硅颗粒表面出现密密麻麻的纳米级颗粒状结构 (粒径20～50 nm)，如图2b所示。这与Sarkar等[17]用盐酸溶液在6061Al上蚀刻产生的纳结构非常相似(图2c)。可以推测，该纳结构是由包覆在碳化硅微粒上的Al被盐酸溶液蚀刻后所形成的。综上，由15%盐酸溶液蚀刻2 min所得的材料表面形成了微米/纳米二级复合结构。

随着盐酸溶液浓度增加，蚀刻2 min后的材料表面接触角呈先增大后减小的趋势，如图5示，溶液浓度由7.5%到15%时，不同位置平均接触角由148.72°上升到157.02°，滚动角由57°降至5°；浓度进一步增大到22.5%时，接触角基本维持在150°以上，但到了30%时，接触角骤降至140.85°，表面上水滴完全粘附无滚动。图中误差线显示，浓度越大，不同位置接触角数值波动越大。结合图1可知，润湿性的差异与材料表面微米级结构变化有关。不同浓度盐酸溶液蚀刻下，蚀刻速度不同。当浓度过低时，由于反应速度缓慢，加上2024铝基表面的氧化膜保护作用，蚀刻量很小未能形成弥散分布的大小相对均匀的微粒簇-凹坑表面形貌；当浓度过高时，反应过于剧烈，使得表面上不同区域蚀刻不均，局部出现尺度较大的凹坑和沟槽，这也解释了材料表面不同位置接触角差异较大的原因。因此，后续实验采用浓度适中且可控性较好的15%的盐酸溶液。

水务现代化和水生态文明试点全面展开。召开全市水务工作暨水务现代化推进会议，对全市水务现代化、水生态文明试点进行动员部署。启动“水上旅顺”项目建设，举办“水上旅顺”高层论坛，以高标准河道治理、湿地公园建设为主要内容，率先启动水务现代化试点，为全市水务现代化建设发挥引领和示范作用。以生态科技创新城建设为平台，从水生态环境、水资源利用、水管理等各方面打造用水节约自律、供水优质保障、水管理智能有效的水务现代化示范区。

图3 盐酸溶液蚀刻后材料表面EDS谱 Fig.3 Energy spectrum images of material surface after etching:(a)corresponds to A in Fig.2b;(b)corresponds to B in Fig.2b

图4 化学蚀刻原理图及Cassie模型 Fig.4 Schematic illustration of the etching method(a)and cassie mold(b)

图5 盐酸溶液浓度和表面润湿性之间的关系 Fig.5 Relationship between HCl solution concentration and the surface wettability

图3 为在15%盐酸溶液下刻蚀2 min后的成分分析。其中纳颗粒群密集的位置A处Al的相对含量为55.50%，Si的相对含量为18.58%；而纳颗粒较稀少的位置B处Al的相对含量却只有8.84%，Si的相对含量为59.96%。显然，A处的纳颗粒群的主要成分为Al，这也证实了上述推测。

图6 蚀刻时间和表面润湿性之间的关系 Fig.6 Relationship between etching time and the surface wettability

图7 pH值和表面润湿性之间的关系 Fig.7 Relationship between pH value and the surface wettability

图8 曝露时间和表面润湿性之间的关系 Fig.8 Relationship between exposure time and the surface wettability

图9摩损距离和表面润湿性之间的关系 Fig.9 Relationship between abrasion length and the sur face wettability

2.4 pH值对基材表面润湿性的影响

式中，θc为液滴在粗糙表面上的接触角，θ为液滴在同种材料的理想表面上的接触角，f1为固-液接触面在复合接触面中所占的比例(1-f1表示气-液接触面所占的面积分数)。代入θc=157.02°，θ=109.68°(经氟硅烷修饰的普通铝合金表面)得到f1=0.121。由此可得，液滴静置在该超疏水材料表面时，固-液接触面所占的面积分数约为12.1%，气-液接触面所占的面积分数约为87.9%。

2.5 超疏水表面稳定性研究

基体暴露在空气中，每隔一段时间测量其表面接触角。如图8所示，描述了基体暴露在空气中的时间与表面润湿性的关系。测试发现，时间的延长对材料疏水性影响微乎其微，12周后其表面接触角依然高达155.0°，说明该超疏水表面有较好的稳定性能。其原因是热膨胀系数比金属低得多的非金属碳化硅微粒能够与涂覆其上的低表面能物质层有更好的热匹配效果及粘合效果，从而强化对低表面能物质层的“铆合”作用[15]。

2.6 超疏水表面耐磨性实验

如图9所示，随着摩擦距离的增加，相对于Al/SiC复合材料样品，2024Al样品的表面接触角急剧降低。当摩擦距离达到50cm时，2024Al样品表面接触角已低至132.38°，而Al/SiC样品表面接触角还保持在150.25°。可见碳化硅颗粒增强相极大地保护了基材表面免受摩擦损害。

2.7 超疏水表面电化学性能测试

结果如图10的Tafel曲线所示。空白样的自腐蚀电位约为-0.323 V，超疏水样品表面的自腐蚀电位正移至-0.273 V，说明所制超疏水表面使得Tafel曲线的阳极和阴极分支正移，降低了腐蚀倾向。阳极极化曲线是一个加速腐蚀的过程，腐蚀速率取决于材料表面抗极化能力，在阳极极化区可见超疏水样品表面电流比空白样品的低，显然在强极化区超疏水材料表面抗腐蚀性能更好。

图10 空白样和所制超疏水材料表面的Tafel曲线 Fig.10 Tafel curves of the bare sample and the as-preparedsuper-hydrophobic sample

3 结论

通过简单的盐酸溶液蚀刻的方法，在2024铝基碳化硅复合材料表面成功地制备出类似荷叶表面的微米-纳米二级复合结构。通过电镜观测，该复合结构的组成是由大小均匀、弥散分布的碳化硅微颗粒自身作为微米级结构，碳化硅微粒上的铝基材因为蚀刻形成纳米级结构。结合氟硅烷修饰，复合结构可捕获空气，形成固-液接触与气-液接触共同组成的三相复合接触状态，获得了接触角高达157.02°，滚动角5°的超疏水表面。

研究了不同蚀刻液浓度和不同蚀刻时间对表面疏水效果的影响，发现接触角随着浓度和时间的递增均是呈先增大后减小的趋势。采用15%浓度盐酸溶液蚀刻2 min得到最理想的效果，即形成大小相对均匀的微粒簇-凹坑表面形貌。

栽培及野生粗茎秦艽质量研究——兼论秦艽质量标准………………陶爱恩，张晓灿，李 杨，罗丹丹，段宝忠（12）

性能测试结果表明，所制超疏水表面具有较好的抗酸碱性能，暴露在空气中能长期保持稳定的表面润湿性，磨损测试中体现出该材料拥有很好的耐磨性，电化学测试表明所制超疏水材料表面抗腐蚀性能较空白样好。

参考文献

[1]Feng L,Li S H,Li Y S,et al.Super-hydrophobic surfaces:From natural to artificial[J].Adv.Mater.,2002,14:1857

[2]Gao X F,Jiang L.Biophysics:Water-repellent legs of water striders[J].Nature,2004,432:36

[3]Gao X F,Jiang L.Recent studies of natural superhydophobic biosurfaces[J].Physics,2006,35:559(高雪峰,江雷.天然超疏水生物表面研究的新进展[J].物理,2006,35:559)

[4]Jiang L,Wang R,Yang B,et al.Binary cooperative complementary nanoscale interfacial materials[J].Pure.Appl.Chem.,2000,72:73

[5]Zhang D W,Wang L T,Qian H C,et al.Superhydrophobic surfaces for corrosion protection:a review of recent progresses and future directions[J].J.Coat.Technol.Res.,2016,13:11

[6]Barthlott W,Neinhuis C.Purity of the sacred lotus,or escape from contamination in biological surfaces[J].Planta,1997,202:1

[7]Khorsand S,Raeissi K,Ashrafizadeh F,et al.Super-hydrophobic nickel-cobalt alloy coating with micro-nano flower-like structure[J].Chem.Eng.J.,2015,273:638

[8]Xiao H,Hu A M,Hang T,et al.Electrodeposited nanostructured cobalt film and its dual modulation of both superhydrophobic property and adhesiveness[J].Appl.Surf.Sci.,2015,324:319

[9]Li K Q,Zeng X R,Li H Q,et al.A study on the fabrication of superhydrophobic iron surfaces by chemical etching and galvanic replacement methods and their anti-icing properties[J].Appl.Surf.Sci.,2015,346:458

[10]Jagdheesh R,Pathiraj B,Karatay E,et al.Laser-induced nanoscale superhydrophobic structures on metal surfaces[J].Langmuir,2011,27:8464

[11]Reinhold-López K,Braeuer A,Romann B,et al.In Situ Raman monitoring of the Formation and growth of carbon nanotubes via chemical vapor deposition[J].Procedia Eng.,2015,102:190

[12]Li S S,Hou P X,Liu C.Growth of a cup-stacked carbon nanotube carpet with a superhydrophobic surface[J].New Carbon Mater.,2013,28:295

[13]Vasiljević J,Tomšič B,Jerman I,et al.Multifunctional superhydrophobic/oleophobic and flame-retardant cellulose fibres with improved ice-releasing properties and passive antibacterial activity prepared via the sol-gel method[J].J.Sol-Gel Sci.Technol.,2014,70:385

[14]Huang W H,Lin C S.Robust superhydrophobic transparent coatings fabricated by a low-temperature sol-gel process[J].Appl.Surf.Sci.,2014,305:702

[15]Bao X H.Ming P M,Bi X Y.Preparation of superhydrophobic surface based on SiC particulate reinforced composite[J].J.Inorg.Mater.,2016,31:383(包晓慧,明平美,毕向阳.碳化硅颗粒增强复合材料超疏水表面的制备[J].无机材料学报,2016,31:383)

[16]Zhang H M,Yang J,Chen B B,et al.Fabrication of superhydrophobic textured steel surface for anti-corrosion and tribological properties[J].Appl.Surf.Sci.,2015,359:905

[17]Sarkar D K,Farzaneh M,Paynter R W.Superhydrophobic properties of ultrathin rf-sputtered Teflon films coated etched aluminum surfaces[J].Mater.Lett.,2008,62:1226

[18]Cassie A B D,Baxter S.Wettability of porous surfaces[J].Trans.Faraday Soc.,1944,40:546