超疏水性氧化铝薄膜的制备与防粘附行为

利用溶胶-凝胶法制备得到氧化铝薄膜,然后通过热处理、沸水处理和脂肪酸修饰后得到一种超疏水性氧化铝薄膜.通过考察材料表面的润湿性和表面结构,对超疏水性氧化铝薄膜的制备过程、润湿性能和防粘附行为进行了研究.结果表明:沸水处理使氧化铝薄膜获得了多孔的粗糙结构,而接枝脂肪链使其表面获得了疏水性的有机层.正是由于其特殊的表面结构和化学组成,使水滴难以渗入到由大量空气占据的空隙中,从而使氧化铝薄膜表现出超疏水特性和良好的防粘附行为.     

溶胶凝胶法制备TiO2薄膜及其润湿性研究

采用溶胶凝胶法,于金属基片上构筑TiO2薄膜,通过修饰1H,1H,2H,2H-十七氟癸基三甲氧基硅烷后,薄膜显示疏水性.对TiO2凝胶的热稳定性进行分析,结果显示,在450℃及以上的温度进行热处理,有机成分可被全部除掉.对所制备薄膜的物相组成和显微结构进行表征,并考察热处理温度对薄膜表面形貌及润湿性能的影响,结果表明,热处理温度为550℃时,疏水性能最好,达到超疏水性.     

金属锌表面超疏水薄膜的耐蚀及摩擦学性能的表征

目的改善金属锌在海洋环境中的耐蚀及摩擦学性能。方法通过简单的化学刻蚀及自组装技术在金属锌表面制备超疏水薄膜,对薄膜的结构和润湿性进行了表征,研究了超疏水薄膜在模拟海水(3.5%Na Cl溶液)中的耐蚀性能和摩擦学性能。结果经N,N-二甲基甲酰胺水溶液刻蚀后,金属锌表面呈多尺度微纳的Zn O结构,Zn O结构经硬脂酸修饰后,表面呈现出超疏水特性,表面静态接触角达150°,滑动角小于5°。同时发现,在3.5%Na Cl水溶液中,金属锌表面超疏水薄膜具有优异的耐蚀性能,并能够显著降低摩擦和磨损。结论经简单的化学刻蚀及自组装技术可在锌表面构筑超疏水薄膜,薄膜在海洋环境下具有良好的耐蚀、减摩及耐磨性能。     

不同衬底上纳米晶WO3薄膜的光致发光特性

以偏钨酸铵为钨源,聚乙二醇(PEG)为聚合物合成前驱体溶胶,分别在FTO导电玻璃、石英玻璃和石墨衬底制备WO3薄膜,利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(LRS)和场发射扫描电镜(FESEM)等手段对薄膜进行结构表征,研究衬底和热处理温度对WO3薄膜光致发光性能的影响,并探讨二者对WO3薄膜光致发光性能的影响机制.结果表明:随着热处理温度的升高,WO3薄膜光致发光性能显著提高;在相同热处理温度下,石墨衬底WO3薄膜具有最强的光致发光性能.     

金属铝表面超疏水薄膜的构筑及减摩特性

目的改善铝基材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。方法采用两步法在铝表面构筑稳定的超疏水薄膜。首先采用盐酸溶液刻蚀金属铝,在其表面构筑微纳织构;然后涂覆硬脂酸,降低表面能。利用SEM、XRD、FTIR、接触角测量仪及摩擦磨损试验机表征铝表面超疏水薄膜的表面形貌、化学组分、润湿性和减摩耐磨特性。结果 SEM及XRD分析表明,刻蚀后的铝表面呈现多尺度微纳结构。FTIR分析表明,脂肪酸以双配位结构与铝表面发生作用。接触角测试表明,所制备的薄膜呈现出良好的超疏水性能,静态接触角达150°,滑动角小于10°。摩擦学实验结果表明,制备的超疏水薄膜可明显改善铝基底的摩擦学性能,在干摩擦条件下与钢球对磨时,超疏水薄膜的摩擦系数保持在0.16左右,寿命超过10 000 s,而相同条件下未处理的金属铝摩擦系数超过0.6。结论采用盐酸溶液刻蚀金属铝,然后涂覆硬脂酸,可在铝表面构筑复合薄膜。薄膜不仅表现出明显的超疏水特性,同时具有良好的减摩耐磨性能。该方法技术简单,价格低廉,易于批量化生产,为改善微纳条件下铝及其合金的摩擦学性能提供了一个新的思路。     

类金刚石薄膜表面润湿调控研究综述

表面具有特殊润湿性特别是超疏水性的类金刚石薄膜,可满足在极端服役环境下(比如雨雪、潮湿环境中或者人体组织内)智能界面材料表面改性的需求.概述了类金刚石薄膜的生产工艺和性能优势及制备方法,介绍了具有特殊润湿性,特别是超疏水性的类金刚石薄膜的应用背景,同时提出了类金刚石薄膜表面润湿调控在理论和技术上的限制.在此基础上,阐述了类金刚石薄膜表面本征润湿性及与微观结构(包括杂化状态和短程或中程有序相团簇结构)间的关系.同时,基于经典的Wenzel和Cassie润湿理论,从表面化学组成和粗糙结构两个方面,重点论述了类金刚石薄膜表面润湿调控的方法及研究现状.通过等离子体表面处理、元素掺杂或者化学修饰改变DLC薄膜表面化学组成,实现DLC薄膜表面本征润湿改性.通过基体表面织构化或者薄膜表面形貌控制,构建DLC薄膜表面粗糙结构,控制界面润湿状态.二者共同作用可实现DLC薄膜表面润湿性在超亲水和超疏水之间变化.最后,总结并指出当前类金刚石薄膜表面润湿调控存在的一些关键科学问题,同时展望了未来的发展趋势.     

靶材成分对磁控溅射PTFE超疏水薄膜的影响

目的了解靶材成分对磁控溅射PTFE薄膜性能的影响,以提升PTFE薄膜疏水性能。方法采用射频磁控溅射技术,在玻璃基片上一步制备了透明超疏水聚四氟乙烯薄膜,并研究了不同PTFE靶材对薄膜的影响。利用X射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测试仪(Drop Meter)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别对靶材和薄膜的性能进行研究。结果两靶材的氟碳官能团含量有明显差异,且靶材1含有CF2O,靶材2中不含。靶材的成分影响了PTFE的溅射率,靶材1的溅射率为靶材2的2倍。相同溅射时间下,靶材不同的薄膜厚度不同,从而表现出不同的静态水接触角。薄膜的疏水性能与薄膜厚度呈现指数关系,最终稳定在170°水接触角平台。同时,溅射过程中,F离子刻蚀到玻璃基底而引入了Na F,但薄膜中Na F和氟碳基团的含量与靶材成分相关。薄膜中Na F的存在,提升了薄膜的F/C比,降低了薄膜表面能,提升了其疏水性能,但降低了薄膜的可见光透过率。结论一步制备透明超疏水聚四氟乙烯薄膜的技术具有广泛应用前景,了解靶材成分对薄膜性能的影响具有重要指导意义。     

仿生法沉积Sb2S3微晶薄膜

以硫脲(SC(NH2)2)和三氯化锑(SbC13)为主要原料,采用仿生法在玻璃基板上制备了Sb2S3薄膜,研究了热处理温度对薄膜晶相、显微结构和禁带宽度等的影响.采用X-射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见自记式分光光度计等对薄膜的相组成、显微结构和光学性能进行了表征.结果表明300℃热处理后获得的薄膜为无定形薄膜;随热处理温度的提高,薄膜的结晶性能变好,薄膜生长和取向性增强;随着热处理温度从300℃提高到500℃,薄膜的光学带隙由2.06 eV降低到1.88 eV.     

带锈青铜表面超疏水薄膜的制备及防腐性能研究

目的 研究带Cu2O锈青铜表面超疏水薄膜的制备工艺及其防腐性能。方法 采用直接浸泡法，在带氧化亚铜锈层青铜试片表面制备了超疏水薄膜，通过单因素实验分别考察了正十二硫醇-十四酸混合溶液配比以及浸泡时间对超疏水膜层构建及耐蚀性能的影响，并采用接触角测试、电化学方法及表面分析手段对膜层性质、结构及稳定性进行了评价。结果 正十二硫醇和十四酸的疏水长链成功组装到带Cu2O锈青铜表面。混合溶液含5.0 nmol/L的正十二硫醇和1.0 nmol/L的十四酸，浸泡时间为1 h，是超疏水薄膜的最佳制备条件，此时表面接触角为157.2°，缓蚀效率高达97.21%。同时，电化学阻抗谱结果显示，电荷转移电阻相较于超疏水处理前增大了2个数量级，表明该膜层具有良好的耐蚀性能。该膜层在大气模拟液中浸泡30 d后，缓蚀效率仍有96.56%，说明其稳定性优异。结论 带Cu2O锈青铜表面构建的超疏水薄膜能够有效提高其耐腐蚀性和疏水性。     

超疏水仿生表面制造及其应用研究

本文采用等离子体反应气相沉积和飞秒激光技术分别对低表面能薄膜和方柱形微结构在钛合金上进行了制备,采用SEM对样品的表面形貌进行了表征,采用滴定角法对样品的疏水性能进行了评估,同时也对薄膜材料的力学性能进行了检测,获得了最佳工艺,并将上述两种技术复合,在钛合金上制备了仿生超疏水表面,检测结果表明：采用低表面能薄膜与微结构复合的方法,可以获得超疏水性能优异的钛合金表面,带有Cu薄膜的方柱形微结构水接触角可以达到156°,滚动角可达到8°。     

利用PS模板制备多孔SrFe12O19薄膜的研究

本文以提拉浸渍法使用聚苯乙烯(PS)球模板制备了有序多孔结构的锶铁氧体(SrFe12O19)薄膜。将微乳液聚合法合成的PS球,通过提拉浸渍法有序地组装在硅片基板上形成PS模板;使用溶胶-凝胶法制备SrFe12O19前驱体溶胶,再采用提拉浸渍法使SrFe12O19前驱体溶胶填充PS模板的空隙,在900 ℃保温2 h去除PS球后即制得多孔SrFe12O19薄膜。重点研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的含量对PS球微观形貌,浸渍时间对PS模板以及多孔SrFe12O19薄膜微观形貌的影响,并对多孔SrFe12O19薄膜的形成机理进行了讨论,建立了相应的模型。结果表明：添加0.2 g的PVP可得到粒径均匀的PS球,且微球之间空隙明显;将硅片在PS球乳液中浸渍10 s可得到单层有序的PS模板;当PS模板在SrFe12O19前驱体溶胶中浸渍10 s时可制备出孔径约200 nm的蜂窝状多孔结构的纯SrFe12O19相薄膜,其表现出优异的硬磁性能：饱和磁化强度为27.9 emu/g,剩磁为15.5 emu/g,矫顽力为2613.4 Oe。     

改性硅溶胶-苯丙乳液复合涂层的制备及性能

目的 以硅溶胶、苯丙乳液为主要原材料,制备高性能有机-无机复合涂层,并为其应用提供一定价值的参考.方法 采用KH550、KH560以及KH570等3种硅烷偶联剂依次对硅溶胶进行接枝改性,选用改性效果较好的硅溶胶,制备改性硅溶胶添加量为0％、35％、70％、105％(相对于苯丙乳液的质量百分比)的4种涂层.用傅里叶变换红外光谱仪、马尔文Zeta电位仪以及扫描电子显微镜对硅溶胶的改性效果进行表征,用多功能材料表面性能试验仪等涂层力学测试仪、紫外/可见/近红外分光光度计、扫描电子显微镜分别对4种涂层的力学性能、隔热节能性能及微观形貌进行表征.结果 KH560对碱性硅溶胶的接枝改性效果最优.向苯丙乳液中添加一定量的改性硅溶胶可以显著提升涂层性能.当改性硅溶胶添加量为苯丙乳液质量的70％时,涂层综合性能提升最高,此时涂层太阳光反射比为0.683,近红外反射比为0.624,附着力为3.85 MPa,1000圈磨损后的质量损失率为53％,抗拉强度为5.4 MPa,但断裂伸长率降低较为明显,仅为49.8％.结论 KH560更适合对碱性硅溶胶进行接枝改性.添加KH560改性硅溶胶后,苯丙乳液涂层的力学性能、隔热节能性能得到了显著提升.实际使用时,建议改性硅溶胶添加量为苯丙乳液质量的70％.     

锐钛矿型TiO_2溶胶原位改性醋丙乳液的研究

采用TiOSO4为原料制备稳定的锐钛矿型TiO2溶胶,将其与醋丙乳液复合,原位合成含有锐钛矿型TiO2晶粒的复合乳液,并采用浸渍提拉法制备薄膜。分别采用XRD、TEM、SEM等测试手段对TiO2溶胶的物相结构、复合乳液中粒子的大小和形态、薄膜表面形貌等进行表征,并考察TiO2溶胶添加量对薄膜表面形貌、接触角以及光催化性能的影响。结果表明:该复合乳液具有较高的稳定性和良好的成膜特性,TiO2粒子在复合薄膜中分布均匀,随TiO2含量的增大,薄膜表面的TiO2粒子增多,导致薄膜粗糙度增大。经紫外光照后,复合薄膜对水的接触角随TiO2含量的增大而降低,光催化活性逐步提高。     

Evaluation effect of electrodeposition parameters on superhydrophobicity and corrosion performance of nickel coatings

In this study, super-hydrophobic nickel films were fabricated by a one-step electrodepositing method. Effect of current density and deposition time on corrosion and superhydrophobicity were studied. Statistical analysis were conducted by historical data analysis method. The surface morphologies of the films characterized by atomic force microscope. The surface shows hierarchical structure with micro-nanocones array, which it could be responsible for their super-hydrophobic characteristic. Electrochemical performance evaluated by EIS and potensiostate method. Results shows that the current density and deposition time have the main influences on superhydrophobicity of the coating. The Superhydrophobic surface was achieved by electrodeposition at optimum conditions.     

光致变色染料螺(口恶)嗪对光子晶体能带结构的调节

利用垂直沉积法获得了聚苯乙烯(Polystyrene,PS)蛋白石模板,采用垂直提拉法将SiO2溶胶填充到PS蛋白石模板,制备出SiO2反蛋白石模板,并利用扫描电镜对蛋白石及反蛋白石的微观形貌进行表征.制备了一种光致变色染料渗透入光子晶体结构空隙的复合材料,该结构表现出截然不同于未填充染料时的蛋白石结构的光学性质.通过利用分子聚集体中的协同激励效应带来的折射率的剧变来实现光子晶体能带结构的控制.     

Synthesis of GaN films on porous silicon substrates

A novel and simple method was employed to synthesize GaN films on porous silicon (PS) substrates. GaN films were obtained through the reaction between NH3 and Ga2O3 films deposited on the substrates with magnetron sputtering. Since GaN and PS are all good materials for luminescence, it is expected to obtain some new properties from GaN on PS. The samples were analyzed with X-ray diffraction (XRD) to identify crystalline structure. Fourier transmit infrared (FTIR) spectrum was used to analyze the chemical state of the samples. The films were observed with scanning electron microscopy (SEM) and were found to consist of many big crystal grains. Photoluminescence (PL) spectrum was used to illuminate the optical property of the GaN films.     

The role of pH and boron doping on the characteristics of sol gel derived ZnO films

Undoped and boron doped ZnO films (nominal volume B/Zn ratio = 1%, 3% and 5%) were deposited onto glass substrates by the sol gel method using spin coating technique. Zinc acetate dihydrate (ZnAc), 2-methoxyethanol and monoethanolamine (MEA) were used as a starting material, solvent and stabilizer, respectively. Trimethyl borate (TMB) was used as a dopant source. The pH value of the sol was adjusted with glacial acetic acid and ammonia and it changed from acid to base in nature. The effect of pH value and B dopant on the structural, morphological and optical properties of the films was investigated. The crystalline structure and orientation of the films were investigated using XRD study. The crystallite size of the films was determined. The XRD analyses showed that the undoped ZnO film crystallinity enhanced when pH of the precursor sol was increased from 5.05 to 7.00. Surface morphology was studied by a field emission scanning electron microscope (FESEM), and the effects of the doping concentration and pH values on the microstructure of the films were investigated. The optical band gap values on the surface morphology of the films were determined. The absorption edge shifted depending on the pH values and the B dopant.     

锂离子电池微孔Sn-Co-C负极的制备及其性能

采用模板-电沉积法制备锂离子电池Sn-Co-C微孔负极。首先,采用聚合法制备PS球乳液。然后,再以柠檬酸、EDTA为络合剂,CoCl2、SnCl4为主盐,添加甲酸和PS球乳液的电解液中,电沉积制备Sn-Co-C微孔复合电极材料。随后采用EDS、XRD和SEM分析其元素成分、晶体结构和表面形貌。最后采用恒流充放电和交流阻抗测试其电化学性能。结果表明,电极表面的微孔可以缓解锂电池充放电过程中产生的体积变化所导致的活性物质脱落,提高循环性能和寿命。Sn-Co-C负极组成的电池首次充放电比容量分别为705.4和1105 mA.h.g-1,循环126次后充放电比容量分别为393.3和403.2 mA.h.g-1。     

Corrosion resistance of anodized AZ31 Mg alloy in borate solution containing titania sol

Anodic films were prepared on the AZ31 magnesium alloy in alkaline borate solution with or without addition of titania sol under the constant potential of 50 V (dc) for 10 min at room temperature. The morphology of the anodic films was observed by scanning electron microscope (SEM). The corrosion resistance of the anodic films was evaluated in 3.5% NaCl solution using fast anti-acid test, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The anodic film formed in borate solution with addition of 4% titania sol has superior uniform surface and higher corrosion resistance than in other conditions.     

Effect of deposition conditions on the formation of silica-silicate thin films

The deposition kinetics of silica-silicate thin films on pure zinc from colloidal silica suspension (sol) was investigated by an in-situ mass gain method. With this method, the influence of sol ageing, temperature, zinc pretreatment and polarization of the zinc substrate on the silica-silicate deposition was described qualitatively. The oxidation/hydroxylation of the zinc surface was found to be important for the silica sol deposition process. Pretreatment of the zinc surface with alcohol solutions significantly increased the amount of deposited sol.