铝合金基体超疏水表面的制备及防冰霜性能研究

用化学刻蚀法构建铝合金基体二元三维微纳米表面结构,再经棕榈酸修饰,制备了仿生超疏水表面。水滴与表面接触角达157°,滚动角3°。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征其形貌和表面元素;并测试其防粘附性能,防结冰和结霜性能。结果表明,其疏水机理与Cassie模型相符,超疏水性能和防粘附性能良好,且结冰时间长,结霜量少。     

粒子涂覆法制备超疏水PVDF中空纤维膜

将刻蚀法和超滤涂覆法结合对膜表面进行疏水化处理.对聚偏氟乙烯(PVDF)粒子进行刻蚀,使其表面粗糙化,通过超滤方式将其涂覆在PVDF中空纤维膜表面,构建出微纳米粗糙结构的疏水膜表面,可获得表面接触角为159.7°的超疏水表面,同时膜孔不会被涂覆层堵塞.采用有一定溶解能力的分散液进行超滤涂覆,涂覆层和基膜之间发生溶剂化本体粘接,可明显提高涂覆层牢固性.PVDF粒子最佳刻蚀条件:刻蚀剂溶解度参数为19.11(J/cm~3)1/2,刻蚀时间为20min,温度为35℃.分散液溶解度参数为25.87(J/cm~3)1/2,粒子涂覆量为18.0g/m~2为最优涂覆条件.通过性能测试发现,涂覆膜表现出超疏水特性,同时其透水透气性能与原膜无明显变化.     

溶胶-凝胶原位生长制备超疏水木材

采用溶胶-凝胶原位生长的方法制备超疏水木材,在木材表面形成一层纳米结构超疏水薄膜,水滴在木材表面接触角达到150.6°。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)分别对超疏水木材样品的物相组成、表面形貌及表面化学官能团进行检测,分析表明木材的超疏水性是表面纳米级突起粗糙结构和乙烯基疏水基团共同作用的结果。     

路面用超疏水材料的抑冰研究进展

对路面超疏水材料的抑冰性能研究进展进行了综述。首先对超疏水性的基本理论进行了论述，然后系统论述了超疏水材料的防结冰机理和疏冰机理。超疏水材料通过抑制表面液滴的成核过程以及通过自身的低表面能和粗糙结构达到降低冰与基质之间粘附力的效果。且对超疏水在道路工程中的应用进行了论述，同时对其在应用中存在的问题进行了分析，指出发展具有良好耐久性能的超疏水表面将是今后路面抑冰研究的重点。     

超疏水铜表面的制备及其抑冰性能研究

通过在铜片表面沉积蜡烛灰涂层成功构建了纳米结构超疏水表面,该表面在室温(23±2)℃下与水滴的接触角为160°,滚动角为1°。研究了超疏水铜表面在低温条件下的抑冰性能,结果表明,在(-40±10)℃时将50μL水滴从5cm的高处滴至普通的铜表面2s开始结冰,而滴至超疏水铜试样(3cm×3cm×0.2mm)表面的水滴可以快速滚动,从滚动直至滚落超疏水铜试样表面所需的时间比水滴开始结冰所需的时间(50s)短,水滴未在超疏水铜试样表面结冰。通过测试冰与材料的黏附力,发现普通铜表面与冰的黏附力是超疏水铜表面与冰的黏附力的4.9倍。此外,在融冰的过程中发现,结冰的水滴在常温下稍微融化,在微风的作用下或稍微倾斜6°就能从超疏水铜表面滑落下来,表明超疏水铜表面比普通铜表面具有更好的抑冰性能。     

基于纤维素纳米纤维的超疏水涂层制备研究

采用简单的浸涂法制备具有优异自清洁性能和良好耐久性能的超疏水涂层。基于纤维素纳米纤维(CNF)与低表面能物质聚二甲基硅氧烷(PDMS),以棉织物为基底制备了超疏水涂层,实现了棉织物表面功能化。通过单因素实验分别研究不同浓度CNF以及不同浓度PDMS对涂层疏水性的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)等对超疏水涂层进行了测试表征。CNF和PDMS在棉织物表面牢固结合,成功制备了耐久超疏水涂层。SEM结果显示,与纯PDMS涂层相比,CNF构筑了超疏水涂层所需的微观粗糙结构,为超疏水涂层的制备提供了有利条件。当PDMS浓度为4%,CNF浓度为4%时,超疏水涂层的水滴接触角(WCA)达159.2°,水滴滚动角(WSA)为4.3°。耐摩擦测试结果显示,经过40次砂纸摩擦之后涂层的水滴接触角仍达150.3°,具有超疏水性能,说明PDMS为涂层提供低表面能的同时,也具有良好的粘结性能进而提高了涂层的耐久性能。采用CNF和PDMS在棉织物表面成功制备了耐久超疏水涂层,同时实现了优异的自清洁、防水抗污性能,并且具有良好的耐久性能。     

一种材料超疏水表面的制备方法及其应用

首先介绍了超疏水表面的重要应用,对超疏水表面结构进行了定义,并列举了几种制备超疏水表面的方法.详细介绍了利用复制模塑法制备超疏水表面的工艺过程,通过样品的扫描电镜照片分析了该工艺的优点以及工艺参数对样品表面微造型的影响.水滴在方形柱和平行光栅这两种PDMS微结构表面上的接触角分别为(154.6±0.7)°和(160.2±1.9)°,滚动角分别为6°和3°,达到超疏水标准.最后介绍了复制模塑法在制备超疏水表面、生物抗粘附研究及细胞分选过程中的应用,展望了其广阔的发展前景.     

氧化还原法制备超疏水表面及其防覆冰性能

使用化学氧化还原法制备出疏水性能优异的超疏水表面,使用接触角测量仪、扫描电镜对表面浸润性及形貌进行表征分析。制得的铝基体超疏水表面接触角高达163.31°,滚动角小于5°。探究不同反应时间对表面形貌和浸润性的影响,使用自制的结冰监测系统对制备出的超疏水表面的静态和动态水滴防覆冰性能进行探究,并结合一维传热理论和经典成核理论对实验结果进行分析。结果表明,反应80min时表面疏水效果最好,超疏水表面静态水滴延缓结冰时间约是普通样品的5倍,结冰温度也低了3.3℃,动态水滴撞击表面时,超疏水表面始终无积水和覆冰,表现出优异的静态和动态防覆冰性能。     

纯钛基体长效超疏水表面的低成本制备

为降低钛基上超疏水表面的制备成本,提高超疏水表面的耐久性能,以喷砂-阳极氧化法在纯钛基体上构造微纳复合粗糙结构,并使用商用氟碳罩光漆直接对其进行修饰获得超疏水性表面。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和接触角测试等技术对超疏水性表面的化学组成、表面形貌、润湿性和表面耐久性进行了研究。结果表明:喷砂处理在钛基表面构筑微米级凹坑,阳极氧化通过形成网状氧化膜在钛基表面构造纳米级结构,氟碳罩光漆修饰该微纳复合粗糙表面后,为表面引入大量含氟基团,使其获得超疏水性能。超疏水性表面与纯水的静态接触角达162°±2.3°,滚动角为2.1°±0.2°,具有优异的环境耐久性。     

溶胶凝胶法铝基超疏水表面的制备及其防覆冰性能

利用溶胶凝胶法(Sol-Gel)在铝基体上制得超疏水表面,并用自制的基于二级制冷方式的材料样品结冰状况实时采集控制系统对单个水滴进行定量定性防覆冰测试。使用红外光谱仪、扫描电镜对表面形貌及结构进行表征。制得的超疏水表面静态接触角高达169.17°,滚动角3~5°,具有极好的超疏水性和低粘附力。防覆冰实验显示超疏水铝片经过65 min,在-8.3℃时才结冰,比未经过处理的普通铝片结冰时间延长了52 min,温度也要低4.2℃,显示出优异的抗结冰性能。为超疏水在防覆冰领域的应用提供了一定的参考价值。     

仿生超疏水棉织物的制备与表面分析

以荷叶表面微/纳米结构为参考模型,先用硅溶胶处理天然棉织物,再用N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)对其进行修饰,获得了微/纳米二元粗糙的超疏水织物,水滴在该织物表面接触角可达160.5°。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察发现超疏水纤维表面存在大量均匀分布的纳米微凸体。接触角分析表明织物织造过程中形成的微米级粗糙度和ASO-1膜的存在是织物疏水的主要原因,纳米微凸体能减少纤维与水的接触面积,提高水在纤维表面的接触角,使织物由疏水转变为超疏水。最后用X射线光电子能谱仪(XPS)证实了纤维表面SiO2粒子和ASO-1膜的存在。     

碱式硫酸镁晶须复合SiO2纳米粒子制备高/低黏附性超疏水涂层

超疏水材料因性能独特,应用前景广阔而被广泛关注。本文采用碱式硫酸镁晶须(MOSWs)与二氧化硅纳米粒子制备超疏水涂层,首先对MOSWs及50 nm、500 nm SiO₂进行表面改性以降低表面能,然后基于混料实验将三者按比例混合以构造表面粗糙度,以接触角、滚动角及平均粗糙度R_a为响应变量建立回归模型,分析了混合分量的形貌、尺寸与混合比例对响应变量的影响,并探讨了超疏水涂层微观结构对水滴黏附性的影响以及粗糙度与超疏水性能之间的关系。结果表明：MOSWs复合SiO₂纳米粒子可制备具有不同黏附性的超疏水涂层,单独使用MOSWs可制备高黏附性超疏水涂层,其接触角达152.59°,涂层水平倒置水滴不滴落;而MOSWs与50 nm SiO₂以相同质量分数混合,可制备低黏附性超疏水涂层,其接触角达163.25°,滚动角可趋近0°。所制备涂层的平均粗糙度R_a值位于5～10μm之间时,接触角较大,滚动角较小,超疏水性能较佳。     

棉织物表面的超疏水功能改性整理与性能表征

采用新的方法制备超疏水棉织物,突破了传统使用额外纳米粒子构造粗糙表面结构制备超疏水纺织品的局限性。首先采用有机硅树脂在织物表面形成一层疏水性薄膜,然后借助硅树脂的黏附性将十八胺牢固地固着在织物表面,以此达到构造粗糙表面结构和降低织物表面能的目的。实验结果表明,整理后的棉织物与水的接触角高达154.4°±0.6°,经、纬向强力分别下降了6.2%和8.3%,而白度增加了1.3%。棉织物表面经过30次机械摩擦后,其接触角为151.5°±0.4°。最后对改性前后棉织物的表面形貌和超疏水机理进行了深入分析。     

超疏水低密度聚乙烯表面的制备及其抑冰性能研究

采用在低密度聚乙烯(LDPE)基材表面沉积蜡烛灰涂层的方式,制备纳米结构超疏水表面。研究发现,在常温((24±2)℃)条件下,该超疏水表面与水滴的接触角为162°,滚动角仅为1°。冰与基材表面的黏附力测试结果表明:普通LDPE表面与冰的黏附力是超疏水LDPE表面的3.38倍;冰块在微风或表面倾斜5°的条件下,易从超疏水LDPE表面滑落,表明超疏水LDPE表面在滴水结冰条件下具有良好的抑冰性能。     

仿生超疏水聚丙烯/二氧化钛复合薄膜的构筑及性能研究

采用简便的相分离法制备出超疏水PP/TiO2复合薄膜。该复合薄膜表面与水的接触角为169°,滚动角小于4°。pH值为1~14的水溶液在其表面都具有很高的接触角,均大于160°。对其表面进行扫描电子显微镜分析可知,该薄膜具有类花瓣二元微纳米复合微观结构,这种结构可捕获空气,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作用。用Cassie理论对其表面超疏水进行分析,结果表明,约2.7%的面积是水滴和基体接触,而有约97.3%的面积是水滴和空气接触。     

氟化聚乙烯醇/SiO_2超疏水薄膜的制备及性能

以亲水性高分子聚乙烯醇(PVA)为基体,二氧化硅(SiO_2)纳米颗粒为无机填料,旋涂在玻璃表面后的PVA/SiO_2再经十七氟癸基三甲氧基硅烷(C_(13)H_(13)F_(17)O_3Si,FAS)修饰,制备了具有超疏水性能的PVA/SiO_2-FAS薄膜。考察了PVA与SiO_2复合的比例及FAS修饰对膜疏水性的影响。用傅里叶变换红外光谱、X射线能谱和扫描电子显微镜分别对超疏水表面进行了结构分析和形貌表征,用接触角测量仪观察了水滴在膜表面的润湿性。结果显示,当PVA/SiO_2体积比为1∶5时,氟化PVA/SiO_2膜表面具有较好的超疏水功能,静态接触角可达151.24°,滚动角约为4°。这主要是膜表面含有低表面能氟原子及具有纳米粗糙结构共同作用的结果。     

高速电火花线切割制备耐用型超疏水铜表面

采用高速电火花线切割机床在铜表面构筑复合粗糙结构,经自组装技术处理后得到了超疏水铜表面。结果表明,高速电火花线切割机床在铜表面构筑陨石坑-突起-鳞片-气孔-颗粒复合粗糙结构,该复合结构形成了"气垫"效应,实现了超疏水功能,表面静态接触角达153.73°,滚动角为2.33°。研究了脉冲宽度对表面疏水性能的影响,结果表明,脉冲宽度对铜表面复合粗糙结构的形貌和水滴在表面的接触状态都有十分重要的影响。随着脉冲宽度的增加,铜表面陨石坑直径随之增大,陨石坑深度减小,单位面积内的突起物数量随之减少。微观结构的变化导致水滴在铜表面的接触状态由Cassie模型向Wenzel模型转变。胶带剥离试验表明超疏水铜表面具有良好的耐用性,剥离后的试件具有良好的可修复性和时间稳定性。     

X90管线钢表面CuO超疏水涂层的制备和性能

用电沉积方法在X90管线钢表面制备Cu保护层,经水热反应及全氟辛酸修饰后制备出CuO超疏水涂层。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪和接触角测量仪等手段对涂层表面的相组成、微观形貌、化学成分及润湿性进行表征,研究了涂层的机械稳定性、防粘附性和耐腐蚀性。结果表明,具有疏水性的全氟辛酸成功嫁接到了由"花瓣"状CuO组成的微纳米混合结构上,使涂层表面与水滴的接触角约为161.24°,滚动角为3°左右;这种涂层表面表现出良好的机械稳定性、防粘附性和耐腐蚀性。     

铜基高梯度润湿表面的构建与表征

通过向垂直放有铜片的烧杯中滴加Ag NO3溶液,在铜片上制备出水接触角从平整铜表面的90.8°升至151.4°的梯度润湿表面;结合前期以碱辅助氧化法制备亲水区间的梯度润湿表面,实现了在无低表面能物质修饰时,构建从超疏水(151.6°)至超亲水(3.7°)的高梯度润湿铜表面。制得的润湿性梯度在近100℃的水浴中浸泡10 h,各点的接触角变化最大不超过10°。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对样品表面形貌演变和结构进行分析,表明在铜表面分别沉积具有相对疏水的银粒子和亲水特性的氢氧化铜粒子,并形成合理的粗糙结构,可使铜片分别达到超疏水和超亲水状态,从而形成高梯度润湿铜表面。由于平整的银表面和氢氧化铜表面的水接触角分别为72.8和62°,这也从另一侧面说明亲水与疏水的界限在65°可能更加合理。     

静电纺丝制备超疏水/超亲油空心微球状PVDF纳米纤维及其在油水分离中的应用

采用静电纺丝技术制备了超疏水超亲油具有空心微球结构的聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米纤维。通过扫描电镜(SEM)对样品的表面形貌及纤维直径的变化进行了表征。通过视频显微镜对纳米纤维表面与水的接触角和水滴照片进行测量与拍照。研究了不同结构的PVDF纳米纤维对润滑油的吸附性能。结果表明:PVDF/N,N-二甲基甲酰胺/H_2O静电纺丝溶液中水含量达到2.5%时得到具有空心微球结构的纳米纤维,纤维表面的水接触角为153.55°,其吸油率达到21.48g/g。