超疏水表面润湿性能研究

润湿性能是固体表面的重要特征之一,具有特殊润湿性和可控润湿性材料因其巨大的应用潜力而成为人们关注的热点。介绍超疏水状态下Wenzel和Cassie-Baxter两种接触角模型及其相互关系,讨论了微纳米结构对疏水表面接触角的影响,总结了近年来超疏水表面制备技术的研究进展,并展望了超疏水表面润湿理论研究前景。     

具有微纳米阶层结构仿生超疏水表面的研究进展

文章介绍了几种天然超疏水生物表面最新的研究进展,包括荷叶、水稻叶以及水黾腿,研究结果表明:微米与纳米相结合的结构不仅可以产生较大的接触角,而且可以产生较小的滚动角;简要地论述了表面疏水模型,特别介绍了近年来,以从自然界获得的结果作为理论依据,一些具有微纳复合结构超疏水界面材料的研究成果。最后对超疏水材料的研究趋势作了展望。     

超疏水表面的制备方法

近年来,超疏水表面因在生产、生活和基础研究领域具有广泛而重要的用途,引起了研究者的广泛重视。目前,关于超疏水表面的制备方法有很多,本文将介绍几种常见超疏水表面的制备方法。     

超疏水表面制备的研究进展

近年来,在研究领域接触角大于150°的超疏水表面有着巨大的吸引力.超疏水表面一般通过构造一定表面粗糙度和用低表面自由能物质修饰表明而成.文章简单的介绍了疏水表面的基础理论和最新研究进展.虽然超疏水表面在实际应用中还有一定的限制,但这些困难都将慢慢被克服,最后超疏水表面将应用在各种不同的工业领域.     

沉积碳纳米微球制备超疏水表面

通过采用长链脂肪烃混合物在大气环境下的不完全燃烧,将其产生的碳纳米微球沉积在铝合金基底,制备一种具有稳定超疏水性能的表面。该方法简捷高效、所用原料廉价易得、操作简单、无需特殊设备。所制备的超疏水表面不仅对纯水具有很高的接触角,而且对于腐蚀性液滴也保持了很高的接触角。采用透射电镜和扫描电镜分别研究了所制备的超疏水表面的表面形貌以及碳纳米微球的微观结构,结果表明,碳纳米微球在微米尺度上的堆积和其50 nm的直径赋予了表面超疏水性能。     

超疏水表面的研究进展

综述了超疏水的研究进展,在以荷叶和水黾为例介绍湿润现象的基础上,讨论了超疏水结构在自然界中的真实存在。还介绍了接触角的原理和接触角与粗糙表面的联系,探究了湿润的微观现象以及接触角的影响因素。不仅介绍了超亲水表面的主要制备方法及其相关的理论研究,还综述了超疏水材料在耐腐蚀、自清洁、织物中的应用。目前超疏水材料研究如火如荼,超疏水表面具有非常广阔的发展前景。超亲水表面材料目前还是处于大规模工业化应用之前的研究阶段,成本较高、耐久性差都是这种材料的不足之处,因此还有极大的空间有待后人去探究发掘。     

超疏水表面的研究进展

综述了超疏水的研究进展,在以荷叶和水黾为例介绍湿润现象的基础上,讨论了超疏水结构在自然界中的真实存在。还介绍了接触角的原理和接触角与粗糙表面的联系,探究了湿润的微观现象以及接触角的影响因素。不仅介绍了超亲水表面的主要制备方法及其相关的理论研究,还综述了超疏水材料在耐腐蚀、自清洁、织物中的应用。目前超疏水材料研究如火如荼,超疏水表面具有非常广阔的发展前景。超亲水表面材料目前还是处于大规模工业化应用之前的研究阶段,成本较高、耐久性差都是这种材料的不足之处,因此还有极大的空间有待后人去探究发掘。     

铝合金基体上超疏水表面的制备

采用简单化学刻蚀的方法制备出多晶铝合金基体上的超疏水表面.刻蚀后的铝合金表面经过氟化处理后具有了超疏水的性质,水滴与表面的接触角达到156°,接触角滞后为5°.通过对表面进行扫描电镜分析可知,超疏水铝合金表面上具有了由长方体状的凸台和凹坑构成的深浅相间的微纳米结构,这些微纳米结构相互连通形成凹凸不平的“迷宫”结构,这种结构经氟化修饰后,可捕获空气,形成水与基底之间的气垫,对表面超疏水性的产生起到了关键的作用.文中对铝合金基体上的超疏水现象以Cassie 理论进行了分析,结果表明,水与表面形成了非均匀接触,约12%的面积是水滴和基体接触,而有约88%的面积是水滴和空气接触.研究中考查了不同刻蚀时间以及不同刻蚀液浓度对表面疏水效果的影响.最佳制备条件为:盐酸溶液浓度为4.0 molL1,刻蚀时间为12 min.     

树莓状结构纳米复合粒子超疏水表面的研究进展

综述了制备树莓状结构纳米复合粒子的方法,包括化学键接方法和物理吸附方法,以及树莓状结构纳米复合粒子构建超疏水表面的流程,最后指出了目前该领域的应用前景及以后的研究发展方向。     

超疏水表面蒸汽及含不凝气蒸汽滴状冷凝传热实验分析

通过紫铜基表面上制备两种具有微纳米结构的超疏水表面以及相同化学修饰的光滑疏水表面,实验研究了各表面上空气环境下水的润湿特性以及在纯蒸汽、蒸汽-空气混合气体环境下,表面的滴状冷凝传热特性和冷凝液滴的运动和润湿特性。结果表明:纯蒸汽滴状冷凝条件下,超疏水表面的传热性能明显低于光滑疏水表面的传热性能;含低浓度不凝气蒸汽冷凝环境下,超疏水表面传热性能与光滑疏水表面相近;蒸汽冷凝环境中,超疏水表面上液滴的接触角明显低于其在空气条件下接触角,并且接触角滞后增大。分析得到,微纳米结构的存在使冷凝过程液滴的接触角滞后增大,微纳米结构中冷凝液滞留增加的壁面热阻等抑制了滴状冷凝传热性能;并提出了蒸汽及含不凝气蒸汽冷凝环境中液滴在超疏水表面上的润湿模式。     

WETTABILITY AND SURFACE ENERGETICS OF ROUGH FLUOROPOLYMER SURFACES

Hydrophobic solid surfaces with controlled roughness were prepared by coating glass slides with an amorphous fluoropolymer (Teflon® AF1600, DuPont) containing varying amounts of silica spheres (diameter 48?μm). Quasi-static advancing, θ_A, and receding, θ_R, contact angles were measured with the Wilhelmy technique. The contact angle hysteresis was significant but could be eliminated by subjecting the system to acoustic vibrations. Surface roughness affects all contact angles, but only the vibrated ones, θ_V, agree with the Wenzel equation. The contact angle obtained by averaging the cosines of θ_A and θ_R is a good approximation for θ_V, provided that roughness is not too large or the angles too small. Zisman's approach was employed to obtain the critical surface tension of wetting (CST) of the solid surfaces. The CST increases with roughness in accordance with Wenzel equation. Advancing, receding, and vibrated angles yield different results. The θ_A is known to be characteristic of the main hydrophobic component (the fluoropolymer). The θ_V is a better representation of the average wettability of the surface (including the presence of defects).     

WETTABILITY AND SURFACE ENERGETICS OF ROUGH FLUOROPOLYMER SURFACES

Hydrophobic solid surfaces with controlled roughness were prepared by coating glass slides with an amorphous fluoropolymer (Teflon® AF1600, DuPont) containing varying amounts of silica spheres (diameter 48 μm). Quasi-static advancing, θ_A, and receding, θ_R, contact angles were measured with the Wilhelmy technique. The contact angle hysteresis was significant but could be eliminated by subjecting the system to acoustic vibrations. Surface roughness affects all contact angles, but only the vibrated ones, θ_V, agree with the Wenzel equation. The contact angle obtained by averaging the cosines of θ_A and θ_R is a good approximation for θ_V, provided that roughness is not too large or the angles too small. Zisman's approach was employed to obtain the critical surface tension of wetting (CST) of the solid surfaces. The CST increases with roughness in accordance with Wenzel equation. Advancing, receding, and vibrated angles yield different results. The θ_A is known to be characteristic of the main hydrophobic component (the fluoropolymer). The θ_V is a better representation of the average wettability of the surface (including the presence of defects).     

微孔-介孔钛硅氧化物复合材料的合成与表征

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂诱导硅酸钠水解形成的多孔二氧化硅为硫酸钛水解的"模板",用溶胶-凝胶技术和水热处理工艺合成钛硅复合材料前驱体.通过两步灼烧法可脱除前驱体中的有机模板.通过x射线衍射、差热分析和低温氮吸附等测试技术对产物进行表征.结果表明:硅浓度约为0.1 mol/L,起始钛浓度约为0.125mol/L,pH值为1时,硫酸钛于室温下水解制备的前驱体具有较好的孔结构.前驱体首先在350℃灼烧4h,再在750℃灼烧4h后的产物为晶体结构趋于规整的锐钛矿型二氧化钛,比表面积高达369m2/g,并具有良好的热稳定性.通过t-曲线计算出微孔和介孔对比表面及孔体积的贡献.     

聚合物表面电阻率测试方法研究

对高聚物表面电阻率的测试方法进行了探讨，提出了一种新的方法，即用同轴圆柱装置来测试聚合物薄膜的表面电阻率，实验证明这种方法具有良好的线性和稳定性，适于对薄而均匀的聚合物试样进行表面电阻率的测试。     

聚合物表面性能对强化冷凝传热的影响

对离子束动态混合注入(DIMI)技术制备的黄铜、紫铜、不锈钢和碳钢管基聚四氟乙烯(PTFE)表面的冷凝传热实验发现,用不同加工条件制备的表面具有不同的化学组成、不均匀的表面状态以及不同的物理化学性质,从而导致不同的冷凝成滴面积和传热性能,而且表面加工条件对滴状冷凝传热的寿命有至关重要的作用,不同基体材料应有不同的最佳制备工艺条件.不同工艺条件下制备黄铜基PTFE表面水蒸气竖直管外冷凝传热通量比相应的膜状冷凝提高0.3-4.6倍,冷凝传热系数提高1.6-28.6倍.实验结果也表明冷凝表面基体材料对冷凝传热性能有一定的影响.     

聚合物表面光接枝改性研究进展

表面光接枝主要是用芳酮引发有机材料产生自由基，从而引发单体聚合产生表面接枝链。表面光接枝应用领域广泛．可用于聚合材料的表面改性以及表面功能化。综述了紫外光引发接枝改性聚合物表面的研究进展，包括光接枝聚合机理、改性方法、影响因素等，并对其应用前景及研究方向进行了介绍。     

超高分子量聚乙烯纤维表面浸润性的研究

用低温等离子、液态氧化、电晕、紫外接枝、等离子接枝等方法对超高分子量聚乙烯纤维进行了表面处理，并用电子天平法对该纤维对乙二醇的浸润性作了研究。经表面处理后，超高分子量聚乙烯纤维对乙二醇的浸润性提高，接触角减小。对影响浸润性的各因素也作了探讨。     

超薄聚合物表面与滴状冷凝的研究

采用等离子体聚合技术在黄铜管外表面制备了六氟丙烯、六甲基二硅氧烷的超薄聚合物薄膜,实现了水蒸气的滴状冷凝.对不同冷凝表面的传热性能进行了实验测定,并对聚合膜的表面性能进行了测试和估算.分析讨论了聚合工艺条件对滴状冷凝传热及膜与基材粘着性能的影响.     

金属填料表面处理对润湿及传质性能的影响

<正>塔填料是填料塔中气液接触的基本构件,表面润湿性能是填料的重要应用性能。填料可采用陶瓷、金属和塑料等不同材质,就表面润湿性能而言,以陶瓷制最好,塑料制最差。 对塑料填料表面进行处理的研究表明,填料经表面处理后,可使润湿性能得到较大的提高,但尚未见有关金属填料表面处理和其润湿性能的研究报道。本文用物理方法和化学方法处理金属填料表面,测定研究了其润湿及传质性能。     

偶氮苯聚合物膜的光学性能和应用研究

利用旋转涂膜技术在单晶硅表面制备了偶氮苯聚合物膜,用傅立叶变换红外光谱、紫外-可见吸收光谱及水接触角等测试手段对其结构和性能进行了表征。结果表明,该聚合物膜具有良好的光学响应性能,且顺反异构变化过程符合动力学一级反应。在紫外光照射前后,牛血清白蛋白在该聚合物薄膜上呈现可逆吸附现象,可将其用作蛋白质芯片的敏感膜。