利用两种粒径的二氧化硅体系制备超疏水表面（英文）

利用Stber方法制备了粒径为550 nm的二氧化硅小球和粒径为10nm的二氧化硅溶胶。通过两步提拉法得到了其有类似荷叶表面的微米-纳米结构的超疏水表面。二氧化硅小球的分散性对形成此二元结构具有重要影响。通过六甲基二硅氮烷对溶胶的修饰,所得到的薄膜无需经后续处理即可表现出超疏水性质。此方法相对于三甲基氯硅烷对薄膜的后处理能得到更加优异的疏水性。最终得到的超疏水表面是均匀的二元结构和较低的表面自由能共同作用的结果,在此表面上疏水角可达170°。     

超疏水表面高效制备方法及其在养殖工程中的应用

目前规模养殖业中养殖舍内灰尘、皮屑、粪污沾染问题严重,严重影响了环境清洁与动物健康。金属超疏水表面由于具有的特殊性质,有望成为改善养殖环境的重要手段。以鸭羽表面结构为仿生原型,以不锈钢为基底材料,利用激光加工方法制备仿生结构,同时利用低温硅油-热处理方法改变表面化学。最后通过超景深显微镜、SEM、XPS、接触角测量仪等对表面的理化性质进行测试。结果表明,通过表面结构与化学的双重影响,制备后的表面获得较好的超疏水性（接触角156.8°,滚动角2.7°）,表面的自清洁性获得大幅提升,同时表面粪污粘附情况得到明显优化。通过激光-硅油热处理工艺,加工效率与经济性相比于传统超疏水表面制备方法得到显著提升,且制备过程清洁环保,可为仿生超疏水功能表面在养殖工程中的应用提供重要支持。     

多功能耐久性超疏水材料研究取得系列进展

超疏水材料在自清洁、防腐蚀、防结冰、防生物粘附和水下减阻等领域有广泛应用前景。但该材料存在功能单一、无法快速大规模制备、表面结构易被破坏而导致材料失效、耐久性差等缺陷,从而严重限制了其应用。中国科学院兰州化学物理研究所研究员张招柱团队开发出了一种简单、高效制备耐久性超疏水材料的新工艺,克服了超疏水材料表面结构易损坏、耐久性差及难于大规模制备等难题。     

TC4钛合金超疏水表面/超润滑表面的制备及防冷凝性防冰性能研究

目的 为研究疏水表面与润滑表面的防冷凝及防冰机理，拓宽TC4钛合金在航空航天、医疗、化工石油、船舶制造等多个领域的应用。方法 采用阳极氧化法，在TC4表面构建了不同粗糙微结构，利用扫描电镜和原子力显微镜分别对表面形貌和粗糙度进行表征，对表面进行氟化和注油后，应用接触角测量仪测试表面的接触角、滚动角和滑动角，并在恒温恒湿箱内对氟化超疏水TC4表面和注油超润滑TC4表面的冷凝行为和结冰行为进行观测。结果 以HF溶液为电解液，10 V恒定电压下，在TC4表面制备得到了突触状微结构，20 V恒定电压下制备得到了排列有序的纳米管状结构。氟化改性后，纳米管状结构TC4表面接触角可达156.1°，滚动角为8°，表现为超疏水性。注油后的纳米管状超润滑TC4表面接触角为109.1°，滑动角为2°，表现为超润滑性。在冷凝测试中，超疏水表面出现了液滴自发滑移和自发跳跃行为。在结冰测试中，注油后的纳米管状超润滑TC4表面比其他测试样品表面具有最长的结冰延迟时间45s和最低冰黏附强度8.8 kPa。结论 超疏水TC4表面比其他测试样品表面具有更加优异的防冷凝性，进行注油润滑后，超润滑表面的防结冰性优于超疏水表面...     

仿生防冰表面研究进展

飞机、风电设备和输电线路等覆冰会降低工作效率,造成财产损失,严重时甚至威胁人民生命安全.仿生防冰表面具有低能耗、低污染等优点,成为国际研究热点.首先概述了仿生防冰表面的概念,根据作用机理将仿生防冰表面分为超疏水表面和超润滑表面.分别详细地介绍了两种防冰表面的防冰机理、仿生对象及制备技术.超疏水表面改变水的润湿状态,延迟水滴结冰,减小冰粘附强度,其仿生对象包括荷叶、水稻叶等,其制备技术包括光刻、等离子刻蚀等自上而下方法,及喷涂、化学气相沉积等自下而上方法.超润滑表面将固-气-液界面作用时的空气层替换为液体层,增强润滑,减小冰粘附,其仿生对象包括猪笼草、箭蛙皮肤等,其制备技术主要为多孔制备方法.随后介绍了仿生防冰表面技术的发展趋势.在保证表面疏水/冰性能的同时,直接或间接增强表面的稳定性和耐久性,构建具有良好环境适应性(如超双疏、柔性、透明、自清洁等)与防冰结合的多功能融合表面,是未来仿生防冰表面的重要发展趋势.最后,对当前仿生防冰表面的发展和挑战进行了展望.     

金属钛表面微纳结构制备表征及其亲疏水性研究

利用阳极氧化法在TA1基底上制备了不同形貌的TiO2纳米薄膜。通过改变其氧化参数来控制薄膜的微观形貌,再在薄膜表面修饰低表面能物质以控制其表面能,制备出超亲水、亲水、疏水及超疏水表面,分析了影响表面润湿性的因素,材料表面微纳结构及表面能量共同决定固体表面的润湿性,在高能表面制备微纳结构则显示超亲水性,在低能表面制备微纳结构则表现超疏水性。实验表明,通过改变阳极氧化参数和表面修饰氟硅烷的方法控制TiO2表面的润湿性简单方便可行。     

铝及铝合金表面超疏水协和涂层的制备与性能研究

对铝及铝合金硬质阳极氧化使其表面粗糙化,再利用低表面能的氟涂料进行表面修饰,制备的长寿命超疏水涂层其疏水角度达到了154o,滚动角小于6o.对该涂层的表面结构及超疏水性能进行的分析表明,表面粗糙化与低表面能物质的协同作用,获得了最优的疏水效果.所制备的超疏水协和涂层具备长寿命的特点,可在水下航行器减阻中得到应用.     

硬脂酸改性三氧化二铝表面润湿性的特性分析

目的 研究氧化铝经硬脂酸分子改性后的润湿行为,从表面改性角度探索聚合物自组装润湿性原理,进而制备出一种疏水性能良好的超疏水表面。方法 使用COMPASS力场进行分子动力学模拟,构建基于非键合粒子的Al2O3超晶胞模型体系,采用最速下降法和共轭梯度法进行优化,使所构建的模型在体系平衡下保持能量最小原则,并对其求解分析。进而基于模拟材料,通过两步喷涂法制备以改性纳米氧化铝为涂层的超疏水表面,观察表征特征,验证模型的正确性。最后从模拟构象、径向分布函数以及均方根位移方面分析氧化铝经硬脂酸分子改性前后水分子团簇在玻璃、氧化铝表面的微观润湿行为。结果 经硬脂酸改性后,氧化铝表面由亲水表面成为疏水表面。经分子动力学模拟表明,当硬脂酸浓度增加,每个硬脂酸的表面能由–110.5 kJ/mol变为–80.4 kJ/mol,硬脂酸分子降低了水分子团簇在玻璃和氧化铝表面的扩散系数,对疏水性的强弱有着重要的影响。结论 氧化铝颗粒与玻璃表面都具有强亲水性,且氧化铝对水分子的吸附能力要强于玻璃。硬脂酸能够降低氧化铝的表面能,且与纳米氧化铝发生化学反应后,将氧化铝由超亲水改性为超疏水。     

一种具有自粘附性能的超疏水自清洁涂层制备方法

目的提高超疏水涂层的粘附性、表面强度及耐磨性,精简制备工艺,并解决制备中存在的不环保问题。方法将SPK胶水和疏水性二氧化硅纳米粒子作为原料,采用简单喷涂工艺制备了具有自粘附性能的超疏水涂层,通过水的接触角测量、粘附力测试、耐磨性测试、涂层自清洁效果测试,分别评价涂层的润湿性、粘附力、耐磨性、自清洁效果,并通过扫描电子显微镜对喷涂前后涂层的形貌及元素组成变化进行分析。结果制备的涂层接触角为150.5°。在电子万能试验机作用下,涂层粘附玻璃样片的最大拉伸剪切强度为1.45 MPa,粘附打磨光滑的45钢样片,最大拉伸剪切强度可达1.69 MPa,粘附性良好。受力涂层在砂纸上拖行120 cm后,表面润湿性仍为超疏水。覆盖有涂层的照片,表面光滑平整,不影响照片本身的清晰度,当混合污染物滴落在图片表面时难以浸润入,并沿着表面流走。结论制备的涂层具有超疏水特性。该涂层对基底具有强粘附性,且涂层粘附力与胶粘附力有关,如果使用粘附力更强的胶,涂层的粘附力可继续提升。涂层具有良好的耐磨性且超疏水效果稳定。由于涂层的超疏水特性,附着在其表面的混合污染物难以浸润入基底,可以很好地保护基底表面。     

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.