超疏水涂层的制备及其对Mg-Li合金的防腐蚀性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法合成纳米 SiO₂ ,并用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)进行表面改性,在高化学活性的镁锂(Mg-Li)合金表面制备了超疏水防腐蚀涂层。 利用红外光谱(FTIR)分析 SiO2 和改性 SiO₂ 的化学结构,通过扫描电子显微镜(SEM)观察不同氨水含量下制备的超疏水涂层的表面形貌。 采用接触角(CA) 测试超疏水涂层的疏水性,通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线分析超疏水涂层的防腐蚀性能,采用 X 射线光电子能谱 (XPS)分析 Mg-Li 合金表面的化学成分变化情况。 结果表明,当所用氨水与 TEOS 的质量比达到 1 ∶1时,制备的超疏水涂层表面表现出良好的粗糙度,接触角达到 151°,滚动角只有 5°。 超疏水纳米 SiO₂ 涂层对 Mg-Li 合金具有良好的防腐蚀性能,阻抗值达到 10⁵ Ω,腐蚀电流密度仅为 6. 19×10^-8 A/ cm² 。     

磷化聚苯胺固化含环氧基硅树脂涂层的制备及性能

为了改善有机硅树脂的固化条件及其涂层的防腐蚀性能,以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）、硅酸乙酯（TEOS）、二甲基二乙氧基硅烷（DMDMS）为硅烷单体,采用溶胶-凝胶法制备了含环氧基的硅树脂（ESiR）,并以磷化聚苯胺（PANI）为固化剂制备了硅树脂防腐蚀涂层,分析了PANI固化含环氧基硅树脂的固化反应。通过测试固化时间、涂层的柔韧性和硬度、热失重曲线等考察了PANI添加量对涂层固化程度的影响;通过附着力、接触角、吸水率、电化学阻抗谱和极化曲线测试了PANI添加量对涂层性能的影响。结果表明：当PANI添加量（质量分数）为3 %时,得到的涂层固化效果较好,涂层既具有良好的柔韧性,又有较高的硬度;且涂层表现出较好的疏水性、附着力和优异的防腐蚀性能,其接触角为103.5°,吸水率为8.91%;涂层的干、湿附着力均为0级;腐蚀电流密度为7.58×10^-8 A/cm²,电化学阻抗值达到3.4×10⁶ Ω·cm²。     

两种硅烷偶联剂修饰的铝合金表面超疏水性能研究

目的 探究硅烷偶联剂对铝合金超疏水表面性能的影响。方法 通过化学刻蚀并结合硅烷偶联剂修饰,在AMS 4037铝合金上制备超疏水表面。首先,通过HCl/H2O2混合液对铝合金进行刻蚀,在其表面构造具有多级蜂巢状的微/纳复合结构,再分别采用硅烷偶联剂和含氟硅烷进行疏水改性。详细研究2种改性剂的浓度对刻蚀铝合金表面润湿性的影响。采用接触角测量仪对材料表面润湿性和表面自由能进行测试,通过扫描电镜、能谱仪、激光共聚焦显微镜对表面微观结构和化学成分进行表征。同时,对2种硅烷偶联剂修饰的铝合金超疏水表面进行液滴冻结时间、防覆冰及自清洁行为测试。结果 铝合金表面的疏水性并不总是与改性剂的浓度呈正相关。当改性剂的质量分数为0.5%时,经硅烷偶联剂修饰后其刻蚀表面的接触角为156.3°,但滚动角大于30°,而经含氟硅烷修饰后其表面的接触角可达164.4°,滚动角为6°。液滴在硅烷偶联剂和含氟硅烷修饰后的超疏水表面的冻结时间分别为37、45 s。结论 相较于硅烷偶联剂修饰的刻蚀表面,含氟硅烷改性后其表面能更低,疏水效果更好。相较于未处理的铝合金表面,经硅烷偶联剂修饰后铝合金超疏水表面可显著抑制液滴的冻结过程,具有更长的冻结时间和延迟覆冰的能力,并且含氟硅烷修饰后表面的防冰性能更佳。自清洁实验也证明经含氟硅烷修饰后的表面具有更好的自清洁性能,其表面的微小灰尘颗粒更易被带走。     

火焰喷涂制备纳米陶瓷超润滑涂层及其防污性能

仿猪笼草结构的灌注液体型超润滑涂层(SLIPS)因具有优异的自清洁防污性能备受关注,但目前存在制备工艺复杂、成本较高、不适宜大规模制备等问题,影响了该技术的实际应用。针对这一问题,利用火焰喷涂技术制备SLIPS表面的技术工艺,成功在不锈钢表面制备了基于纳米二氧化钛的SLIPS涂层,并研究了涂层结构及性能。利用SEM分析了涂层的表面形貌和微观结构;利用接触角测量仪研究了涂层的浸润性能;通过藻类贴附试验评价了涂层的防污性能。结果表明：所制备涂层表面接触角达到118.01°,滚动角达到4.54°,呈超润滑性能,对海洋小球藻附着率降低了98.56%。文中研究为制备低成本、大规模SLIPS涂层提供了一种可行的思路。     

耐久超疏水涂层的制备及其防冰防腐自清洁性能

超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等领域具有广阔的应用前景,然而目前仍无法大规模制备稳定的超疏水表面。提出一种操作简单、成本低廉的方法,在铝合金基材上通过一步喷涂法制备出耐磨超疏水涂层。首先在铝合金基体表面涂覆环氧树脂粘结层,待其达到半固化状态时,喷涂硬脂酸修饰的微米 SiO₂ 和纳米 TiO₂ 粒子混合悬浮液,固化后该涂层与水的接触角为~ 155.4°,滚动角为~3°,实现了超疏水性。试验结果表明,该超疏水涂层具有较好的耐磨耐久性,在胶带剥离、砂纸摩擦、 紫外光长时间照射以及不同 pH 液滴等多种测试条件下仍具有良好的超疏水性。此外,此超疏水涂层在极端寒冷的天气下可以显著延缓水的冻结时间。环氧树脂和疏水颗粒的协同防腐作用使超疏水涂层在海水中表现出良好的防腐蚀性能。所制备的超疏水涂层还具有优异的自清洁特性,且因 TiO₂ 粒子本身的光降解性能,该涂层还可用于光降解污染物和净化水质。这种简单、环保的超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等方面具有潜在的应用前景,可为克服传统超疏水表面使用耐久性差的问题提供解决思路。     

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。     

改性环氧树脂基纳米氧化铝超疏水涂层的制备及其耐久性

超疏水材料是一种具有防水、自清洁等功能的仿生材料,具有广阔的应用价值,但表面容易受到环境和机械作用影响而破坏,导致超疏水性能失效。针对此类实际问题,以改性环氧树脂和疏水型纳米氧化铝颗粒为原料,采用分层制备的方式,利用空气喷涂法制备出一种具有良好耐久性的超疏水纳米复合涂层,其接触角可以达到157.57°,滚动角达到2°。在机械耐久性方面,经历30次砂纸摩擦或者45次胶带黏附后,该涂层仍能保持超疏水性能,且与其它商业涂层相比具有更好的机械耐磨性。在化学耐久性方面,该涂层在酸碱溶液中浸泡100 min后仍具有良好的超疏水性能。综上,使用该体系制备的超疏水材料具有良好的耐久性能。     

ZrB2-玻璃陶瓷复合材料氧化分析

对ZrB₂-玻璃陶瓷复合材料氧化行为进行热力学分析,对氧化形成的氧化层进行物相分析和显微结构分析。结果表明：在1000°C-1400°C的反应温度范围内,ZrB₂氧化生成ZrO₂,B₂O₃玻璃相,氧化产物ZrO₂与SiO₂反应生成ZrSiO₄,当温度低于1177°C(1450K)时,氧化层主要包括ZrO₂,B₂O₃玻璃相,ZrSiO₄。当氧化温度超过1177°C(1450K)时,B₂O₃玻璃相蒸发,此时SiO₂玻璃相具有良好的流动性,氧化层主要包括ZrO₂,SiO₂玻璃相,ZrSiO₄。氧化过程中的反应产物B₂O₃玻璃相,ZrSiO₄和流动性良好的SiO₂玻璃相,均对氧气向基体的扩散均起到了良好的阻碍作用。     

楔形亲油轨道-超疏水复合图案化表面液滴引导及润滑增效研究

目的 实现液滴及润滑油在超疏水表面定向引导,并将其运用于机械摩擦副,改善摩擦润滑性能。方法 提出一种简单的超疏水高疏油涂层制备方法,即在硅烷耦合剂作用下利用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（FAS-17）改性气相纳米二氧化硅,经交联固化处理后制得具有超疏水高疏油特性的涂层。通过FT-IR分析涂层成分、SEM观测涂层形貌,验证了涂层制备方案的有效性。通过纳秒激光在疏油涂层上加工亲油楔形图案化表面,进行表面流体引导实验。通过开展球-盘标准摩擦实验和滚动轴承温升实验来验证楔形亲油图案化表面流体引导,用于实现机械摩擦润滑增效的有效性。结果 通过对涂层表面进行成分分析,验证了C-F键长链在二氧化硅粒子表面上的成功枝接。通过对涂层表面进行形貌观测,验证了表面微纳米粗糙结构的成功构建。所制备得到涂层表面去离子水、PAO4、石蜡油、白油、PAO6、齿轮油接触角分别为157°、142°、143°、144°、136°、145°。相比之下,普通铝板表面去离子水、PAO4、石蜡油、白油、PAO6、齿轮油接触角分别为46°、16°、17°、20°、15°、24°,涂层具有优异的超疏水高疏油特性。通过...     

γ-TiAl合金表面Al2O3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能研究

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al₂O₃/Al复合涂层。在850 °C下、 100 wt.% Na₂SO₄熔盐中观测Al₂O₃/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al₂O₃/Al复合涂层具备由Al₂O₃表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al₂O₃,TiO₂和TiAl₃。致密的Al₂O₃/Al复合涂层有效地抑制了O_2-,S_-和Na₊对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al₂O₃/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

有机氟硅烷对玻璃表面的浸润改性

为研究有机氟硅烷对玻璃表面润湿性的影响,利用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷对普通玻璃表面进行化学修饰,在玻璃基体表面形成含有-CF3的强疏水性基团。通过控制试验温度和处理时间,研究了不同处理条件下玻璃表面的疏水效果的变化趋势。通过对玻璃表面进行不同程度的打磨处理,研究了玻璃表面粗糙度对表面接触角的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、表面粗糙度测试仪和红外光谱(FTIR)对玻璃表面处理后形貌、粗糙度和化学结构进行了观察和表征,利用表面接触角仪测定了不同处理条件后玻璃表面的接触角。结果表明,浸润时间与温度的增加在一定范围内均可提高玻璃表面疏水性,且表面粗糙度的增加有利于疏水性能的提高。最终通过将表面粗糙化与表面化学修饰相结合,使玻璃表面获得优异疏水性能,表面接触角最高可达到127.9°。     

激光表面织构铝基低黏附双疏表面

通过激光表面织构化加工方法在铝合金表面制备出一种微米尺度的特殊凹坑结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、超景深三维显微镜观测表面形貌;用接触角测量仪表征液滴在表面的润湿特性;通过高温稳定性、低温抗结冰实验和自清洁实验研究表面的温度特性和自清洁特性。结果表明:表面由规则有序的凹坑结构排列组成,且各凹坑带有一定的凸肩结构。表面对水滴的静态接触角最高达到154.6°,滚动角小于5.2°;对甘油的接触角最高达到150.3°,滚动角小于8.7°。超疏水表面在抗结冰和自清洁方面表现出优异的性能,为表面在油、水或两者的混合介质等领域内的应用提供一定的参考。     

SLM-Ti仿生微纳米复合结构超疏水表面的构建

以选区激光熔化技术制备的金属钛为基体,采用阳极氧化法在SLM-Ti表面微米级球形"模板"上一步制备仿生微纳米复合结构。结果表明,未经紫外光照或高温处理的SLM-TiO_2纳米管在经全氟辛基三乙氧硅烷(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltriethoxysilane molecules, POTS)修饰后即获得了超疏水表面,其静态水接触角约163.8°,滚动角1°。对比分析了阳极氧化后商用纯钛CP-TiO_2和SLM-TiO_2的表面形貌特征和POTS修饰后的静态/动态水接触角。测得POTS修饰后的CP-TiO_2和SLM-TiO_2表面静态水接触角分别约为149.0°和163.8°,即二者均显现出静态超疏水特性。但在有自清洁、防水、防污特性要求时,材料表面的动态接触角才是更为重要的参数,在相同条件下获得的CP-TiO_2表面在倾斜至90°后水滴依然粘附在材料表面,而SLM-TiO_2表面水滴在倾斜不足1°时即快速地(155 ms内)从材料表面滚落。     

仿蝉翼超疏水疏油玻璃防指纹特性研究

目的 解决传统的全氟聚醚疏油防指纹涂层对提高触摸屏防指纹效果不明显的问题.方法 基于对蝉翼表面纳米阵列微观结构形貌的表征,通过金快速热退火模板法和反应离子刻蚀技术,制备了仿蝉翼超疏水疏油防指纹表面.基于指纹图像阈值算法和表面粗糙度因子模拟计算,评价分析了其防指纹特性.结果 仿蝉翼超疏水表面水接触角为(152±1)°,指纹油接触角为(118±2)°,十六烷接触角为(111±2)°,表面透光率为95.6％,展现出卓越的超疏水疏油特性和光学特性.同时,仿蝉翼超疏水疏油表面的抗指纹性相对于全氟聚醚改性平玻璃疏油表面提升了28.3％以上,表现出良好的防指纹特性.此外,按压指纹后的仿蝉翼超疏水疏油表面经过1次标准无纺布擦拭实验后,表面指纹率相对于擦拭前降低了40％,指纹降低率远高于改性平玻璃疏油表面,说明了其优异的指纹易擦洗特性.另外,经过20 min落砂实验后,仿蝉翼超疏水疏油表面仍然可以保持良好的抗指纹特性,说明其具有良好的耐机械磨损特性.结论 仿蝉翼超疏水疏油表面具有优异的超疏水疏油特性和光学特性,同时,表面致密的纳米阵列赋予了其良好的抗指纹特性.经测试发现,该表面具有优异的指纹易擦洗特性和机械耐久性,为未来防指纹玻璃的设计提供了新的思路.     

Fabrication of patterned TiO2 thin film by a wet process

Hydrophobic/hydrophilic patterned TiO₂ thin film was successfully fabricated on a glass substrate by a wet process. A micro-nano complex structure with a high roughness was fabricated by a layer-by-layer selfassembly and liquid phase deposition (LPD) method. To fabricate superhydrophobic TiO₂ thin films, TiO₂ nanoparticles were deposited on the surface of (PAH/PAA) thin film by a LPD method and the surface of TiO₂ was modified by a hydrophobic treatment using fluoroalkyltrimethoxysilane. The RMS roughness and water contact angle of the prepared TiO₂ thin film were ca. 65.6 nm and ca. 155°. The superhydrophobic surface exposed to UV light changed to a hydrophilic surface by the photocatalytic property of TiO₂ to decompose a hydrophobic group. Finally, hydrophobic/hydrophilic patterned TiO₂ thin film with a 300 ??m dot size was fabricated. The surface morphology, transmittance, surface roughness and water contact angle of the prepared thin films were measured by a field emission scanning electron microscope, an atomic force microscope, a UV-Vis spectrophotometer and a contact angle meter.     

Al2O3-nanodiamond composite coatings with high durability and hydrophobicity prepared by aerosol deposition

We attempted the room-temperature fabrication of Al₂O₃-based nanodiamond (ND) composite coating films on glass substrates by an aerosol deposition (AD) process to improve the anti-scratch and anti-smudge properties of the films. Submicron Al₂O₃ powder capable of fabricating transparent hard coating films was used as a base material for the starting powders, and ND treated by 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) was added to the Al₂O₃ to increase the hydrophobicity and anti-wear properties. The ND powder treated by PFOTES was mixed with the Al₂O₃ powder by ball milling to ratios of 0.01 wt.%, 0.03 wt.%, and 0.05 wt.% ND. The water contact angle (CA) of the Al₂O₃-ND composite coating films was increased as the ND ratio increased, and the maximum water CA among all the films was 110°. In contrast to the water CA, the Al₂O₃-ND composite coating films showed low transmittance values of below 50% at a wavelength of 550 nm due to the strong agglomeration of ND. To prevent the agglomeration of ND, the starting powders were mixed by attrition milling. As a result, Al₂O₃-ND composite coating films were produced that showed high transmittance values of close to 80%, even though the starting powder included 1.0 wt.% ND. In addition, the Al₂O₃-ND composite coating films had a high water CA of 109° and superior anti-wear properties compared to those of glass substrates.     

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。     

Intrinsic contact angle and contact interaction between liquid silver and solid graphite

The intrinsic contact angle between liquid metal and a solid substrate is important for interpreting the contact interaction between them. However, the apparent contact angle revealed in a wetting test does not always coincide with the intrinsic angle. In this study, the intrinsic contact angle of liquid silver on monocrystalline and polycrytalline graphite substrates was investigated by means of a sessile drop method under a 10%H₂−Ar atmosphere at 1273 K. The intrinsic contact angles were estimated to be 124° for the monocrystalline (C surface) and 127° for the polycrystalline.     

Preparation of photocatalytic TiO2−SiO2 thin film by sol-gel coating

TiO₂−SiO₂ composite thin films for photocatalysis were fabricated on window glass with sol-gel technology. By measuring the contact angle of the film surface and the degradation of methylene blue, the super-hydrophilicity and photocatalytic activity of the composite thin films were studied. The results indicate that the TiO₂−SiO₂ composite thin film can yield various glass self-cleaning effects with low maintenance expenses.     

超亲水/超疏水镍-纳米三氧化钨复合镀层的制备及特性分析

硬度高、寿命长、适用范围广的金属基自清洁表面的制备是国内外研究的热点和难点。以镍为金属基体,纳米三氧化钨（WO₃）作为功能性材料,采用复合电沉积法在金属基底上制备出超亲水或超疏水可选择的镍-纳米三氧化钨自清洁镀层。使用SEM、S-neox 三维光学轮廓仪、EDS、接触角测量仪等测量其表面形貌特征、力学性能、表面润湿性及光催化性能。结果表明：WO₃质量分数为17%时的镍-纳米三氧化钨复合镀层表面呈现典型的微纳米分级结构特征和超亲水润湿特性,并具有光催化降解甲基橙溶液能力;经氟化处理,复合镀层由超亲水转变为超疏水,接触角高达156.5°;经电化学刻蚀-氟化处理,复合镀层的疏水能力更强,光催化性更好;制备的复合镀层具备超亲水或超疏水特性,具有硬度高、与金属基体结合力大、光催化降解有机物等更加优异的自清洁性能。