导电双疏涤纶织物制备与性能研究

目的制备具有良好导电性能的超疏水疏油纺织品。方法首先利用化学镀方法在涤纶织物表面镀铜,构筑微米-亚微米粗糙结构,然后利用全氟辛基三甲氧基硅烷(PFTMS)通过化学气相沉积方法在镀铜织物表面覆盖一层低表面能基团,制备导电超疏水疏油织物。采用电子扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDXS)、接触角测试仪和方阻测试仪对其表面形貌、表面元素分布、疏水疏油性、导电性能进行研究。结果 PFTMS修饰的镀Cu织物导电性能优异,方阻为230 mΩ左右,织物抗紫外线指数达到50+;织物与水滴接触角达152.0°,与十六烷油滴接触角达120.7°。结论将化学镀和化学气相沉积法相结合,在涤纶纤维表面化学镀铜并用PFTMS进行低表面能物质修饰,可以成功制备具有导电功能的超疏水疏油纺织品。     

超疏水泡沫铜的制备及油水分离应用研究

目的对泡沫铜进行超疏水改性,用于油水混合物的分离。方法以泡沫铜为基底,通过沉积法构筑花簇状Zn O晶体微纳米尺度的粗糙结构表面,并用十八烷基三乙氧基硅烷进行修饰,制备具有超疏水性能的泡沫铜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测定仪表征超疏水泡沫铜的表面形貌、化学组成以及浸润性能,同时研究了其在油水分离中的应用效果。结果所制备的泡沫铜具有超疏水表面,接触角为150?,对不同油水混合物的分离效率达到95%以上,且具有良好的耐机械摩擦性。通过调节油水混合物酸碱性,超疏水泡沫铜对酸性和碱性油水混合物分离效率略有降低,经过30次连续分离,分离效率无明显降低,接触角仍保持在130?以上,具有良好的耐久性。结论通过原位沉积法在泡沫铜表面制备出Zn O晶体,并利用低表面能硅烷进行修饰,所得超疏水泡沫铜能够有效地分离不同种类的油水混合物,经历循环分离,效率无明显降低,对于油水混合物的大规模分离具有潜在的应用价值。     

超疏水超亲油Cu-Ni复合镀层的制备及油水分离应用

针对目前超疏水超亲油表面制备工艺复杂、成本高等问题,采用工艺简单、可控性强的电化学沉积法制备出不锈钢网基底超疏水超亲油表面。通过在不锈钢网表面进行铜镍共沉积,得到一种叶片状的微纳米级粗糙结构,再利用正十二硫醇乙醇溶液对镀层进行表面修饰,最终获得超疏水超亲油Cu-Ni复合镀层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试仪、X射线能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对镀层表面微观形貌、浸润性以及化学元素组成进行表征分析。结果显示,制备的Cu-Ni复合镀层水接触角为155°±2°,油接触角为0°。对润滑油油水分离效率高达98%,且连续分离2 h后,分离效率仍高于95%,表现出稳定高效的油水分离性能。该制备方法耗时短、成本低,有潜力应用于规模化工业生产。     

超亲水及水下超疏油铜网的制备及其油水分离性能的研究

目的通过简单的溶液浸泡法制备油水分离铜网。方法经氢氧化钠和过硫酸钾混合溶液浸泡,制备超亲水及水下超疏油表面。利用扫描电镜、X射线衍射仪分析基底表面形貌及成分,利用接触角测量仪测量其润湿性能。结果铜网表面生成了微米结构的氢氧化铜,空气中水滴在其表面的接触角为0°,水中油滴的接触角高达159°,使铜网具备了在空气中超亲水、在水下超疏油的特性。通过油水分离实验发现,铜网在常温常压下对汽油、正己烷等几种不同种类油与水的混合液进行高效分离,分离效率达90%以上。经海水浸泡若干天后,铜网仍保持很高的油水分离效率,表现出较好的耐海水腐蚀性。结论实验制备的超亲水及水下超疏油铜网能够有效地分离油水混合液,且能应用到腐蚀性较强的场合中。     

超疏水/超亲油铜网表面的一步法制备及其油水分离应用

以紫铜网为基体材料,通过阳极氧化一步法,制备了超疏水/超亲油铜网表面,利用热场发射电子显微镜、X射线光电子能谱分析仪、接触角测量仪和万能力学测试机对表面的微观结构,化学成分,润湿性和剥离强度进行表征。结果表明：当阳极氧化电压为10 V时,表面具有明显的微/纳二元粗糙结构,化学成分为豆蔻酸铜;表面上水滴接触角为153°±2.3°,且水滴在表面上的受到的粘附力极低,滚动角为7.5°,油滴接触角为0°;豆蔻酸铜牢固地附着在铜网上,表面具有良好的机械稳定性。油水分离试验表明,制备的超疏水/超亲油铜网对不同种类的油水混合液具有很好的分离效果,分离效率均达到96%以上;经过10次循环试验后,对煤油/水混合液的分离效率仍可达到90%以上,具有良好的可循环使用性。     

白铜基体低表面能复合膜的制备及其耐腐蚀性能研究

目的研究混合修饰构筑白铜超疏水表面的可行性及防腐性能。方法以白铜为基体,采用简单的化学刻蚀法,以硝酸银溶液作为刻蚀液,经肉豆蔻酸和十二硫醇的混合乙醇溶液修饰来制备超疏水白铜。采用接触角测量仪、XRD、FTIR、SEM、EDS对超疏水白铜表面性能和结构等进行了表征,并利用Tafel曲线和电化学阻抗谱研究低表面能复合膜的耐蚀性能。结果肉豆蔻酸和十二硫醇的疏水长链都组装到薄银层表面,其中肉豆蔻酸和薄银层的键合形式为双齿桥式复合模式,超疏水白铜表面形貌由微米级枝晶和纳米级乳突状结构组成,同时材料表面与水的接触角达到157.4°,表现出超疏水水平。此外,制备的超疏水白铜表面具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性能,在水、有机溶液、3.5%Na Cl溶液中分别浸泡2 d,所有样品表面仍表现为超疏水水平。由Tafel极化曲线拟合参数计算可知,其缓蚀效率达到83.9%。结论以两种低表面能物质混合修饰来制备超疏水白铜表面的方法是可行且有效的,且该复合膜具有优良的耐腐蚀性能。     

用于油水分离的超疏水-超亲油沙子的制备及其性能

目的 对沙漠中的沙子进行表面改性并将其应用于油水混合物的分离.方法 以沙子为基底,利用层层自组装法构筑纳米银粗糙结构表面,再经十二烷基硫醇修饰后,显示出超疏水-超亲油特性.采用低真空扫描电子显微镜、接触角测定仪,分别表征超疏水-超亲油沙子的表面形貌、润湿性能.结果 改性后的沙子表面负载"乳突"状纳米银薄层,水在该表面的接触角高达156°±1°,而油的接触角为0°,表现出良好的超疏水-超亲油特性.利用沙子表面对水和油显示出的相反润湿性,不但可以选择性分离水上轻油与水下重油,还可以高效分离油和水形成的乳液,且对不同类型油品和水混合物分离效率均在95.6％以上,经过20次连续分离,分离效率无明显变化,表现出良好的循环利用性.经强酸、强碱、NaCl溶液浸泡24 h及60～300℃不同温度加热30 min后,均表现出良好的超疏水特性.结论 通过自组装法在沙子表面负载纳米银晶体,随后用十二烷基硫醇进行表面接枝,所得到超疏水沙子不但能够分离具有明显界面油水混合物,还可以分离油和水形成的乳液,经连续分离,分离效率无明显降低.相关研究有望为沙子广泛利用及污水治理材料的制备提供一种新的思路.     

类蝴蝶翅膀表面微纳结构的制备及其疏水性

在金属表面构筑微纳米粗糙结构后以低表面能物质修饰,可以获得超疏水的金属表面,对实现防水、防腐及表面自清洁等功能具有重要的意义。以钛片为基底,利用简单易行且低成本的喷砂-酸蚀法,对其进行粗糙化处理,并使用低表面能物质氟碳树脂进行表面改性,获得了超疏水性表面。测量了试样表面与蒸馏水的静态接触角,将试样置于空气、模拟海水、质量分数为3%的NaOH和HCl溶液中进行了耐环境测试,观察了试样表面的微观形貌。结果表明:在光滑的钛基底上用氟碳树脂修饰后,得到的疏水表面接触角仅为103°;而钛片表面经喷砂-酸蚀后,再利用氟碳树脂进行疏水化修饰,得到与水接触角为156°的超疏水表面。经表面粗糙化处理和低表面能物质修饰后得到的钛基底上形成了类蝴蝶翅膀表面微纳结构的蜂窝状超疏水表面,具有优异的耐环境性和良好的自清洁效果。     

不锈钢网表面润湿性的调控及其油水分离性能

采用简单的化学刻蚀法在 304 不锈钢网上构造微纳米粗糙结构,随后通过自组装技术将不同链长的脂肪酸装饰到粗糙表面,可制备出具有可控润湿性的网膜;利用接触角测量仪对表面润湿性进行测量,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对网膜表面的形貌和成分进行表征分析,根据长链脂肪酸改性后的超疏水超亲油特性测试油水分离性能以及重复利用性。 结果表明:不锈钢滤网表面呈现二维微纳米粗糙结构,并形成有序碳链薄膜。 通过调节脂肪酸的链长可实现亲水到超疏水的转变,接触角范围为 45° ~ 153°;油滴迅速在网膜上渗透,接触角始终为 0°。 链长越长的脂肪酸疏水亲油效果越明显,油水分离效率越高,最高达到 96%;经重复油水分离 50 次测试后,其油水分离效率仍能达到 80%以上。     

超疏水泡沫镍材料的制备及其油水分离性能∗

针对目前油水分离方法分离效率低、重复利用率低、二次污染环境等问题,开展了疏水三维多孔油水分离材料的研究。 以泡沫镍为基底材料,通过水热法构造多级微纳复合结构表面和氟硅烷疏水化处理得到超疏水泡沫镍。 利用扫描电子显微镜、能谱仪、X-射线衍射仪和全反射傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪表征其表面形貌、成分和疏水性能,测试改性泡沫镍的油水分离性能和重复利用率。 结果表明:在泡沫镍表面成功制备出“鸟巢状”垂直排列的 Ni(OH)₂纳米片阵列,并形成局部“团簇状”凸起,协同泡沫镍本身微米级孔骨架构成多级微纳米粗糙结构,具有低表面能的氟硅烷成功组装在多级微纳结构表面,实现了优异的超疏水性能。 改性泡沫镍可实现对甲苯、氯仿、正己烷与水的混合物吸附分离,且具有良好的循环使用性。 制备的超疏水泡沫镍可在磁场控制下实现对油水混合物的分离,是一种高效、智能的油水分离三维多孔材料。     

基于静电喷雾法制备油水分离的超疏水表面研究

目的 提出一种静电喷雾法制备超疏水表面而实现油水分离的方法。方法 利用静电喷雾法将二氧化硅微粒喷涂到不锈钢网表面以构建微粗糙结构，利用氟硅烷降低二氧化硅微结构涂层的表面能。探讨静电喷雾的电压、喷涂时间、二氧化硅粒径、溶液pH、浸泡时间等参数，对表面微结构和疏水性能的影响。通过扫描电镜表征样件表面形貌，通过接触角测量仪测量超疏水不锈钢网表面的疏水性能。利用超疏水不锈钢网实现油水分离以检验装置的浮油收集能力。结果 二氧化硅微粒能够在不锈钢网表面喷涂形成均匀粗糙的微结构。在6 kV静电压下，雾化喷涂粒径为25 nm的二氧化硅所获得的超疏水不锈钢网的接触角达161°，在不同pH溶液中浸泡15 d后，接触角仍大于150°，浸泡35 d后，接触角仍大于未处理的不锈钢网。该网可以收集97%以上的柴油和煤油及90%以上的汽油和茶油，且重复使用20次后，仍保持粗糙的表面微结构和高油水分离率。结论 采用静电喷雾法能简单高效地获得超疏水表面，且具有较好的化学稳定性和有效的油水分离能力，具有很广的应用前景。     

铝表面超疏水复合涂层的制备及其表面性能

目的 通过在纯铝表面构筑超疏水涂层,优化金属铝表面,并强化其应用性能。方法 采用阳极氧化法在铝表面构筑具有纳米孔洞的Al2O3薄膜,再利用全氟癸基三乙氧基硅烷修饰表面,得到超疏水复合涂层,并研究氧化电位和表面修饰时间对纳米结构的构筑及疏水性能的影响,研究超疏水复合涂层表面润湿性、防污、自清洁和抗结冰性能。结果 控制阳极氧化条件,在氧化电位为16～18V、氧化时间为1h时,得到1～2μm的“花瓣”聚集叠加成的多级粗糙结构。通过6 h的表面修饰,得到了接触角为163.6°的超疏水性复合膜层。进一步对该超疏水膜层的性能进行分析发现,经超疏水膜层修饰后铝具有优异的防污性能;相较于纯铝,经超疏水膜层修饰后铝片的电化学阻抗模值高达105?·cm2,而电流密度仅为1.81×10-9 A/cm2;在高温和低温环境下,超疏水膜层均能保持超疏水性能;经砂纸来回打磨200 cm后,膜层的接触角仍大于150°。结论 经阳极氧化纯铝得到具有多级粗糙结构的阳极氧化膜,并通过表面修饰可制备接触角高达163.6°的超疏水性复合膜层。该超疏水复合涂层具有优异的耐腐蚀性、自清洁性、耐污染性,以及良好的耐蚀性、机械稳定性和...     

电沉积法制备Co–LDHM超疏水膜及性能研究

目的 采用电沉积法在不锈钢网上构筑稳定的钴层状双氢氧化物微球(Co–LDHM)超疏水薄膜。方法 首先,通过第1次电沉积在不锈钢网上制备出ZIFs纳米片阵列结构(ZIF–NFA),并以此为牺牲模板,然后在第2次电沉积作用下制备出微纳米尺寸的Co–LDHM,最后通过浸泡硅烷降低其表面能。通过溅射试验、耐磨性实验、油水分离实验及电化学试验,分别评价经超疏水改性后不锈钢网的抗污、耐摩擦、油水分离及耐蚀性能,并通过接触角,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)对不锈钢网表面的疏水程度及膜表面的形貌与结构进行分析。结果 经两步电沉积处理后的不锈钢网表面类似浴球状,具有微米/纳米多级表面形貌结构;接触角测试表明,所制备的薄膜呈现出良好的超疏水性能,静态接触角达到159.4°±2°;经过30个耐摩擦实验周期,其表面接触角为141.3°±2°,仍具有较高的疏水性;油水分离效率均大于97%,重复20次以上分离效率仍保持在96%,且具有一定耐蚀性能和良好的抗污性。结论 通过两步电沉积法构筑的Co-LDHM超疏水不锈钢网具有优异的超疏水性能,为MOFs在制备超疏水材料方面的应用提供了一个新的思路。     

电化学刻蚀法制备铝合金超疏水表面及其润湿性转变

目的通过简易环保的方法在铝合金基体上制备超疏水表面。方法采用电化学刻蚀和空气中保存法在铝合金基体上制备超疏水表面,用扫描电子显微镜、粗糙度测量仪和光学接触角测量仪对所得样品的微观形貌、表面粗糙度和润湿性进行分析。结果水滴在铝合金表面的接触角随着保存时间的增加而增大,电化学刻蚀所得超亲水表面逐渐表现出超疏水特性。12 d后表面趋于稳定,水滴在铝合金表面的接触角和滚动角分别为(152.3±4.5)°和(6.4±2.2)°。随着电化学刻蚀时间的增加,铝合金表面的润湿性减小。热处理可以使超疏水表面转为超亲水表面,在空气中保存后表面又恢复疏水性。结论试验所用中性环保的NaCl溶液作为电解液,极大地降低了试验对人体和环境的危害。并未使用有害的二次化学涂层作为表面能修饰材料,提高了试验的安全性和超疏水表面的稳定性。通过此简单环保的电化学刻蚀和空气中保存的方法成功地在铝合金基体上制备出了超疏水表面,所得表面展现出良好的疏水特性。     

超浸润油水分离膜及其研究进展

受到自然界中动植物表面超疏水/超亲水特性的启发,仿生超浸润膜材料作为一种新兴的油水分离材料引起了科研人员的广泛关注。首先通过对影响膜材料表面润湿性的基础模型进行分析,包括Young方程、Wenzel模型和Cassie模型,总结了制备超浸润膜材料需要调控的2个关键因素——表面张力和纳微多级结构。其次,对比分析了不同类型超浸润膜的油水分离过程,概述了超浸润油水分离膜的技术优势,包括油水选择性好、分离效率高、操作简单、能耗低等。揭示了常见超浸润膜对稳定油水乳液的分离机理,即基于膜孔径小于乳液尺寸的筛分效应;通过膜材料对油水截然相反的浸润性实现界面破乳和选择性分离。在此基础上,重点综述了近年来常见超浸润油水分离膜的研究进展,其中包括超疏水/超亲油膜、超亲水/水下超疏油膜、Janus膜、智能响应膜,并对不同类型的超浸润膜材料在分离过程中存在的技术优势和问题进行了分析。最后,提出了该领域研究存在的问题和面临的挑战,并对未来超浸润膜材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

梯度润湿性ZnOHF薄膜上液滴定向铺展行为

目前对ZnOHF的润湿性相关的研究较少。借助ZnOHF的光响应润湿性转变特性制备梯度润湿性表面,研究该表面上的液滴定向铺展行为,验证应用该表面可提高潮湿环境中的集水量。通过水热法制备花状ZnOHF薄膜,基于其光响应特性对ZnOHF薄膜进行不同时间的紫外光照制备单侧梯度润湿性表面,研究液滴在梯度表面上的定向铺展行为。采用XRD和SEM表征产物的物相组成和微观结构,使用FT-IR表征紫外光照前后ZnOHF薄膜的-OH基团变化,使用接触角测量仪表征ZnOHF薄膜的润湿性,记录液滴的铺展行为。结果表明,在紫外光照射下,薄膜的接触角变化速度先快后慢,3 h即可由152°转化为0°。在梯度表面上水滴以7.42 mm/s的速度从光照起始线向超亲水端定向铺展4.08 mm,与均匀表面（1.16 mm/s）相比铺展速度更快,距离（3.82 mm）更远;梯度表面上的液滴可以克服重力铺展,其速度（3.84 mm/s）依然大于均匀表面。液滴在梯度表面定向铺展的主要驱动力为不平衡的表面张力,不同体积的液滴铺展到光照分界线处均出现加速现象。双侧梯度表面可以使小液滴汇聚于亲水区域,当液滴累积到一定体积时会向下渗透,...     

超浸润不锈钢纤维毡制备及其乳化油/水分离性能

目的在不锈钢纤维毡表面进行超浸润性微纳结构的构建,减小纤维毡孔径并提升其耐污染性,实现乳化油的高效分离。方法先采用双阳极电化学沉积法,在不锈钢纤维丝表面沉积微米级铜颗粒,再采用双阴极电化学氧化法,将铜颗粒氧化为具有微纳结构的Cu(OH)_2纳米针。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测量仪、油水分离测试、紫外可见分光光度计等手段,对样品的微观形貌、组成成分、润湿性和油水分离性能等进行了表征。结果经微纳米结构构建后,不锈钢纤维毡表面的浸润性由疏水(135°)变为超亲水(≈0°)/水下超疏油(161°),水包油乳液的分离效率可达99%,循环分离8次后,分离效率依然在99%以上,分离后滤液的透光率在98%以上,水包油中的油滴被有效去除。结论通过电沉积-电化学氧化法可在不锈钢毡纤维表面构建多孔微纳复合结构,该表面具有优异的超亲水/水下超疏油性能,可对水包油乳化油进行高效分离,且循环分离多次后未见明显衰减,显示出良好的耐污染性。     

TSA协同HCl化学刻蚀铝片构筑低粘附超疏水表面及其稳定性

目的 通过化学刻蚀法制备铝基超疏水表面,并提高其机械稳定性和化学稳定性。方法 以盐酸（HCl）为主刻蚀剂,对甲苯磺酸（TSA）为辅助刻蚀剂,通过化学刻蚀法构筑铝片微-纳米结构,涂覆硬脂酸后制备超疏水铝。探讨最佳刻蚀时间和浓度,通过FESEM、EDS和ATR-FTIR对铝片的表面结构和化学组成进行分析。利用接触角测量仪、电化学工作站和线性耐磨实验分别对铝表面的润湿性、耐腐蚀性和机械稳定性进行研究,并探讨铝在3.5% NaCl溶液中的化学稳定性。结果 当TSA浓度为0.2 mol/L,刻蚀时间为8.0 min时,获得的超疏水表面接触角（CA）最大,为167.9°,滚动角（SA）为6.3°,对应的腐蚀电位较裸铝正向移动了742 mV,腐蚀电流密度降低了1个数量级。此外,该超疏水表面还具有良好的机械稳定性和化学稳定性,经砂纸磨损70 cm后,接触角仍高达155.9°。模拟海水环境测试化学稳定性发现,将其浸泡在3.5% NaCl溶液中,20天仍维持在一种粘附超疏水状态。结论 通过调节化学刻蚀时间和TSA浓度在铝基表面制备得到微-纳米粗糙结构,硬脂酸改性后,获得具有超疏水性能的复合表面。该超疏水铝表面兼具优异的机械稳定性和化学稳定性能,并可以在高盐环境下保护铝基体。     

High-speed wire electrical discharge machining to create superhydrophobic surfaces for magnesium alloys with high corrosion and wear resistance

Herein, a superhydrophobic surface of AZ31B magnesium alloy prepared by high-speed wire electrical discharge machining and modification with stearic acid is reported. The surface morphology and wettability of the superhydrophobic surface were investigated by scanning electron microscopy and optical contact angle measurement, respectively. A uniform micro-/nanopetal-like structure was shown within the superhydrophobic surface, resulting in a contact angle of 151 ± 0.5° and a sliding angle of 4 ± 0.5°. Notably, the superhydrophobic surface had better corrosion resistance than the bare magnesium alloy, and its corrosion current density was reduced by nearly one order of magnitude. Under both dry and wet friction conditions, the friction coefficient of the superhydrophobic surface was lower than that of the bare magnesium alloy surface, with a much lower wear loss. In addition, the friction coefficient of the superhydrophobic sample was lower than that of the bare magnesium alloy sample under both the dry and wet friction conditions. Thus, the superhydrophobic sample experienced reduced wear and had a low wear rate.