题目：泡沫金属特殊浸润性的仿生构筑及应用研究

人类社会的不断进步在一定程度上是以材料的发展为前提的，结构性能优异的材料推动了社会的向前发展，同时社会的和谐发展也期盼着高新材料的问世。进入21世纪，材料科学水平已经发展成为衡量一个国家的科学技术、国民经济水平及综合国力的重要标志，许多国家都把高新材料的研究放在了优先发展的地位。地壳中含量最多的金属铝材料和具有三维多孔结构的泡沫金属新型材料在人们的日常生活和国民生产各个部门都有着广泛的应用，尤其是具有特殊浸润性的功能性复合微纳米材料是当今材料科学关注的热点，引起了科学界的广泛关注。固体表面的浸润性是与固体表面形态以及化学成分及性质这两个主控因素密切相关的，因此为了达到对固体表面浸润性的调控，要通过改变固体的表面形貌或控制表面自由能来实现。本论文正是从改变金属的表面微观结构以及表面化学性质这两个方面为切入点，采用不同化学物质，结合多种技术方法完成微纳米结构表面的构筑，同时对该结构的表面自由能进行可控调节，实现对固体表面浸润性的控制，为功能性微纳米界面材料的开发应用提供了研究基础。主要内容如下：

1. 以金属泡沫镍为基底，利用简单的湿化学刻蚀法获得微纳米结构，然后用低表面能物质修饰表面，仿生构筑超疏水超亲油、低粘附、自清洁、耐腐蚀等多功能集合的特殊浸润性泡沫金属镍。研究表明：所制备的超疏水超亲油金属泡沫镍能够分离多种油水混合物，分离效率高于95%，且经重复使用60次后分离效率仍保持92%左右。

2. 泡沫金属具有良好的机械稳定性和渗透性，对比现有石油井下防砂材料进行了一系列的测试研究，探讨了在石油领域井下防砂控水中实际应用，并成功研制了具有多重泡沫金属网的石油井下防砂控水一体化管柱，在中石油多个油田成功下井8口，对其性能进行了工程技术测试，取得了良好的应用实效。

以金属铝为基底，采用湿化学刻蚀法获得微米结构，通过蜡烛灼烧沉积烟灰层并与TEOS结合形成二氧化硅层为模板，再用低表面能氟化物修饰，制备得到超双疏金属铝材料。研究表明：仿生构筑的特殊浸润性金属铝表面材料具有超双疏、耐腐蚀、低粘附、自清洁等特性。此外，对液滴在超双疏金属铝表面的凝结机制做了深入研究，结果发现：超双疏金属铝表面具有防液滴凝结功能，主要原因是在相邻液滴发生融合时，液滴会释放表面能，让液滴在超双疏金属铝表面发生无外力条件下的自驱动液滴滚动，防止液滴凝结。