电刷镀法制备钢基体超疏水表面的实验研究

采用复合电刷镀技术,在Q235钢表面制备了具有超疏水性能的n-SiO2/Ni纳米复合镀层,在优选的工艺参数下,获得了接触角为1698°、滚动角为23°的超疏水表面。研究了刷镀电压和刷镀时间对镀层表面结构和疏水性的影响规律;分析了复合镀层表面和截面的结构形貌特点;研究了电刷移动速度对复合镀层中n-SiO2含量的影响规律。对镀层的接触角、表面粗糙度和显微硬度进行了表征。结果表明：刷镀电压和刷镀时间是影响复合镀层表面微观结构特征的重要因素;复合镀层表面的微纳米双重结构对表面的超疏水性起到了关键的作用。     

激光-电化学沉积制备超疏水铜表面及其Cassie状态稳定性研究

目前已有大量研究关注超疏水表面的制备方法,但金属表面微纳米复合结构对Cassie状态稳定性影响的研究还相对较少。采用激光-电化学沉积连续加工方法,在铜表面制备出具有丰富纳米镍棱锥的微纳米复合结构。改变激光扫描间隙,铜样品得到不同尺寸的微米结构,在常温(25℃)和低温(5℃)下表现出不同的润湿性。激光扫描间隙相当于激光光斑直径时,超疏水表面在常温和低温下的接触角均达到最大值,分别为161°和151°,滚动角均达到最小值,分别为1°和5°。此时,液滴冲击试验下的Cassie状态最稳定,样品表面有3、4次完整的回弹过程。冷凝试验表明,稳定的Cassie状态与表面微纳米复合结构有关。丰富的纳米结构能使冷凝微液滴从表面跳开,且激光扫描间隙相当于光斑直径时,均匀、紧密分布的微米结构小于液滴跳跃的临界尺寸,具有更稳定的Cassie状态。本研究提供一种高效制备微纳米复合结构的超疏水铜表面的方法,并讨论其表面Cassie状态的稳定性。     

盐酸-激光复合刻蚀+SA修饰制备镁合金表面超疏水结构的耐腐蚀性能

采用盐酸-激光复合刻蚀+十八烷酸(SA)修饰工艺,在抛光态AZ91镁合金表面制备超疏水结构,研究了其表面形貌、润湿性能和耐腐蚀性能。结果表明:复合刻蚀后,镁合金表面形成了一种以微米尺度的点状凹坑以及紧密且有序排列的凸起结构为主的粗糙结构,再经SA修饰后,形成了微纳米级复合粗糙结构;复合刻蚀+SA修饰后的表面呈现超疏水性,且表现出良好的抗水滴黏附性能;与抛光态镁合金相比,复合刻蚀+SA修饰所得超疏水镁合金的自腐蚀电位提高,自腐蚀电流密度下降,显示出良好的耐腐蚀性能;在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡24h后,该超疏水表面未发现明显的腐蚀迹象。     

静电纺丝法制备In_2O_3纳米纤维及其气敏特性的研究

采用静电纺丝法制备了多级中空结构的In_2O_3纳米纤维,材料的结构、形貌分别通过XRD、SEM等表征手段进行了表征,制成了In_2O_3旁热式气敏元件。采用静态气体测试系统对In_2O_3元件进行了气敏测试。在工作温度350℃时,对0.5 ppm~50 ppm甲醛进行了气敏测试,测试结果表明:静电纺丝制备的In_2O_3气敏元件对甲醛气体具有优异的响应灵敏度,快速的响应、恢复时间和较好的选择性。     

枪管长度和喷涂距离对超音速火焰喷涂制备纳米WC-12Co涂层组织和硬度的影响

以纳米WC-12Co粉末为喷涂喂料,采用超音速火焰喷涂工艺,在其它喷涂工艺参数优化的条件下,只改变枪管长度和喷涂距离,在Q235钢基体上制备了八种涂层;用X射线衍射仪和扫描电镜对喷涂粉末及涂层进行了相结构和形貌分析,探讨了枪管长度和喷涂距离对涂层显微硬度、相结构以及表面形貌的影响。结果表明：与喷距相比,枪管长度是影响纳米WC涂层显微硬度的主要因素,用长枪管制备的涂层比短枪管制备的涂层分解严重,但相应涂层的显微硬度却显著提高;当枪管长度相同时,喷距变化也会对涂层的相结构、表面形貌和显微硬度产生一定的影响。     

碳钢超疏水表面制备及其耐腐蚀性研究

通过喷砂与电刷镀相结合的方法在碳钢表面制备出未经修饰的微纳双尺度复合结构的超疏水表面。利用扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量仪、电化学工作站对表面形貌、动静态接触角以及耐腐蚀性进行观测。结果表明:采用该结合方法制备的疏水表面在晶粒簇直径为25～40μm,且分布均匀时,具有优异的超疏水性能;当制备电压在14V时,接触角达到152°,同时在自然时效状态下,试样能够长时间保持表面的疏水特性;结合方法制备的疏水表面与基底抛光表面相比,耐腐蚀性能提高。     

超疏水表面液滴的冷凝成长特性研究

利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底采用光刻技术制备了微方柱状超疏水表面,分析了冷凝条件下超疏水表面液滴的冷凝生长特征,发现液滴的生长过程可分为微液滴成核冷凝独立生长、冷凝微液滴合并生长以及大液滴生长3个阶段。超疏水表面初始合并的液滴呈Wenzel-Cassie状态和Wenzel状态,随着冷凝液滴的成长,液滴的液-固接触面积与粗糙结构表面的表观面积之比f随着冷凝液滴尺寸的增大而增大,Wenzel-Cassie状态向完全Wenzel状态转变。最后分析了超疏水性破坏的原因。     

排液乳突与条纹相结合表面强化蒸汽冷凝传热

为了强化蒸汽冷凝传热,基于协同排液思想,设计并制备一种乳突+条纹双层结构表面：一层为超亲水乳突表面,另一层为亲水-超疏水条纹表面。在纯蒸汽环境中进行了冷凝传热试验,结果表明,条纹表面对冷凝传热过程具有一定的强化能力,当过冷度为7.0 K时,条纹表面的冷凝传热系数为光滑铜表面的1.39倍。而增加排液乳突可获得更好的冷凝传热性能,相同工况下,冷凝传热系数可提高到光滑铜表面的2.14倍。利用高速摄影仪对不同表面上冷凝液滴的形成和运动过程进行了可视化研究,并进行了受力分析,研究发现,条纹表面和乳突表面均对液滴具有一定的驱动作用,在乳突+条纹表面的综合驱动作用下,超疏水区的冷凝液滴迅速脱离,极大地降低了冷凝热阻,强化了冷凝传热。     

硅油基磁性复合流体斜轴抛光特性研究

根据磁流体和磁流变体在流体性能方面各自特点,制备了硅油基磁性复合流体并对不锈钢材料进行了斜轴抛光试验,以研究硅油基磁性复合流体斜轴抛光特性。硅油基磁性复合流体由纳米级的Fe3O4,微米级的金刚石磨粒,微米级的铁粒子和α纤维素以及硅油等组成。测试了磁性复合流体的磁场流变特性,分析了磁性复合流体在磁场作用下形成磁链的质量和长度。在斜轴抛光设备上利用硅油基磁性复合流体进行抛光不锈钢表面试验,并测量了不锈钢表面微观形貌,获得R a0.020μm的表面粗糙度。     

激光原位制备CrFeAlTi复合涂层及性能

利用火焰喷涂和激光原位复合工艺在CLAM钢表面制备了CrFeAlTi复合涂层。利用扫描电镜、基材拉伸法以及摩擦磨损试验机分别分析了复合涂层表面和截面形貌,界面结合性能以及摩擦磨损性能。结果表明:复合涂层表面光整均匀,涂层内部组织致密分布,没有孔洞和裂纹等缺陷,与基体形成了良好的冶金结合。此外,复合涂层与基体之间呈现出较强的界面结合性能,且复合涂层也具有良好的摩擦磨损性能。     

石墨烯/MoS2复合涂层多环境下的摩擦学性能

以MoS2作为润滑剂,以石墨烯(GE)作为润滑添加剂,采用喷涂法在GCr15钢样片表面制备不同含量的GE/MoS2复合涂层.利用HSR-2M型高速往复式摩擦磨损试验机测试涂层在干摩擦及海水环境中的摩擦磨损性能,并分析了磨痕形貌及磨损机制.结果表明:添加适量石墨烯可明显改善MoS2涂层的摩擦磨损性能,且海水环境中涂层的摩...     

超疏水表面减阻特性的研究进展

超疏水表面具有减阻效果,在提高管道传输效率、降低水下航行体和微流体器件中流动阻力等方面有着广阔的应用前景。介绍超疏水表面的制备、滑移理论以及减阻特性的研究,讨论微尺度下表面润湿性、表面微结构和流场流动状态对壁面减阻的影响,对超疏水壁面减阻的物理机制进行总结,并指出气体层不连续模型和气穴模型是分别适用于光滑疏水表面和带微结构超疏水表面的减阻模型。介绍超疏水表面减阻特性的一些应用,提出将超疏水表面应用到微流体系统中面临的问题,如微通道壁面疏水性的制备及其减阻效果的耐久性。     

超疏水微结构表面的制备工艺研究

针对装备表面大面积采用超疏水结构以实现减阻、防污的需求,考虑加工低成本、可重复及高效的目标,采用PDMS模塑工艺来实现超疏水微结构的制备,基于高速微小孔钻削工艺在铝合金表面加工阵列微孔结构作为PDMS浇铸的模具,成功在PDMS膜表面复印出阵列微柱结构,对制备的超疏水微结构PDMS膜进行了加工误差分析,误差为6%。     

超疏水表面的减阻研究

为探索超疏水表面的减阻机制,利用位错刻蚀法在铝板上制备出接触角为156°、滚动角小于5°的超疏水表面,并分别以具有超疏水表面和亲水表面的铝板为基板,构建了两种流动状态可视化测试的微粒子图像测速(Particle Image Velocimetry ,PIV)微通道,通过PIV粒子图像测试技术对水在超疏水微通道和亲水微通道中的速度流动情况进行实验测定与对比,得出超疏水表面确实有减阻效果,最大减阻效果可达8.72%,并从多角度进行了解释分析.     

超短脉冲激光加工超疏水功能性微结构表面

典型微结构的制备,尤其是具备特定功能性微结构表面的高效加工已成为加工制造业的研究热点。以超快皮秒脉冲激光为加工手段,实现超疏水功能性微结构表面的高效制备。试验结果显示,采用脉冲宽度为8.1ps、波长为532nm的超短皮秒脉冲激光可以一次构造出具有微纳双重结构的超疏水功能性微结构表面,其静态接触角可以高达158°,滚动角小于5°。该试验为此类功能性微结构表面的加工及应用开拓了全新的技术方法,应用前景广阔。     

超声-电沉积纳米Ni-TiN复合镀层及其表征

采用超声-电沉积法制备了纳米Ni-TiN复合镀层。通过实验分析，确定出制备纳米Ni-TiN复合镀层的最佳工艺参数，利用扫描电镜(SEM)和高分辨电子显微镜(HREM)观察复合镀层的表面形貌和显微组织。结果表明：镍晶粒和TiN颗粒都是以纳米数量级尺寸的形式存在于该复合镀层中。     

表面未修饰及修饰纳米SiO2对锂基脂摩擦学性能的影响

利用四球摩擦磨损试验机考察了表面未修饰及修饰纳米SiO2作为添加剂对锂基脂摩擦学性能的影响;采用扫描电子显微镜观察了钢球磨损表面形貌,并采用X射线光电子能谱仪分析了钢球磨损表面典型元素的化学状态,以探讨2种纳米SiO2添加剂的减摩抗磨作用机理。结果表明,采用化学法和物理法制备的表面修饰及未修饰纳米SiO2作为添加剂均能通过形成复合边界润滑膜而改善锂基脂的减摩抗磨性能,其中采用物理法制备的未修饰纳米SiO2的减摩作用略优,而采用化学法制备的表面修饰纳米SiO2在高载荷下的抗磨作用较优。     

大连理工大学研制出新型超疏水表面

正大连理工大学机械工程学院研制出疏水性能优异的材料表面,它由大尺度曲面组成,形式简单、易于制备、造价低廉,可用于制造防积冰材料,具有自清洁、抗菌等功能。该研究受玉莲花表面凸凹结构的生物启发,设计与制备出仿生超疏水波浪形结构表面,揭示了结构弧度对液滴微观动量传递的影响规律,发展和完善了液滴非对     

纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层及其抗高温腐蚀性能

制备纳米金属间化合物Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层并测试其抗腐蚀性能,为利用热喷涂技术治理火电站易损部件腐蚀问题提供有效手段。运用自主研发的造粒系统,成功对高活性的纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合喷涂粉体实施团聚造粒;运用高速火焰喷涂方法,在结构材料表面制备出了纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层,对比测试了微米、纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的抗高温腐蚀性能,分别采用抛物线型和幂函数型对腐蚀动力学曲线进行拟合。纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合喷涂材料的粒径由原始的50nm团聚到最终的114~178μm,团聚后的纳米颗粒呈圆形或椭圆形,各成分比例保持原始比例,团聚颗粒内部仍然保持纳米粉体状态;纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层表面致密、铺展均匀,截面元素过渡平缓、层片细小;运用幂函数方程对腐蚀动力学曲线的拟合效果更好。通过对腐蚀动力学拟合方程进行求导运算可推算出各复合涂层的腐蚀速率。团聚后的纳米颗粒满足热喷涂材料的相关要求,纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的抗高温腐蚀性能显著高于微米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层。纳米Al、Cr优先氧化生成具有保护作用的氧化膜机理解释了纳米涂层抗高温腐蚀性能优异的原因。     

增塑剂对纳米Fe_3O_4/PVA磁性复合膜性能的影响

以Fe3O4纳米粉与聚乙烯醇(PVA)为原料制备了纳米Fe3O4/PVA磁性复合膜,并添加聚乙二醇(PEG)和丙三醇(甘油)做为增塑剂;采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、拉伸试验机和特斯拉计等对该复合膜进行了形貌分析、拉伸性能和磁性能测试,研究了增塑剂对其形貌与性能的影响。结果表明:添加增塑剂能够使纳米Fe3O4/PVA磁性复合膜的表面更光滑,弹性模量和拉伸强度降低,伸长率、磁致变形性能和磁化率得到提高。