铝合金仿生非光滑MAO-HDTM复合膜的构建及减黏脱附研究

作者：曾舜柯; 翟彦博^*; 彭和; 魏子伟; 张毅; 胡小骞

来源：西南大学学报(自然科学版), 2023, 45(09): 142-152.

DOI：10.13718/j.cnki.xdzk.2023.09.014

• 仿生非光滑
• 减黏脱附
• 微弧氧化
• 铝合金

铝合金是农业机械潜在的主要轻量化材料之一，但是硬度低，耐磨、耐蚀性差，土壤黏附现象严重等问题限制了其在现代农业机具中的应用.该文以6061铝合金为研究对象，首先采用微弧氧化(MAO)技术对其进行表面处理，构建硬度、耐磨和耐蚀性能较好的非光滑膜层，然后借鉴仿生理论，使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTM)水浴法对其疏水改性，获得了MAO-HDTM复合膜.对复合膜微观形貌、显微硬度、疏水性及土壤黏附进行了测试与分析.形貌检测结果显示：MAO-HDTM复合膜与MAO膜表面形貌相似，均存在类似荷叶表面的仿生凹凸结构.元素分析结果和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)图谱显示：HDTM改性剂负载至MAO膜表面及孔隙之中，完成了疏水改性处理.硬度测试结果显示：铝合金基体硬度值为59.94 HV50,而MAO膜和MAO-HDTM复合膜硬度值分别为893.4 HV50和914.4 HV50,硬度得到较大提升.静态接触角测量结果显示：MAO膜为68°,而MAO-HDTM复合膜为147.3°,接近超疏水状态.土壤黏附测试结果显示：在20%,25%和30%含水率的土壤中MAO-HDTM复合膜黏附力值分别低于MAO膜测试值的5%,8%和4%.采用微弧氧化技术与HDTM疏水改性技术相结合构建的仿生非光滑MAO-HDTM复合膜，不但具有高硬度的力学特性，还具有减黏脱附的功能特性，可以为铝合金运用于农业机械轻量化设计提供一种新思路.

• 单位
  西南大学