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。     

超疏水铝合金表面的防覆冰和防黏附行为

通过硬脂酸的醇水溶液一步浸泡法成功获得超疏水铝合金表面,其水接触角可达156.2°,滚动角小于5°.利用接触角测试、扫描电镜、红外光谱观测、结冰实验与防黏附实验分别对超疏水铝合金表面的润湿性能、表面微结构、化学结构以及防覆冰和防黏附行为进行了研究.结果表明:所制得的超疏水表面是由微-纳“多孔”结构和疏水烃基长链所共同赋予的.正是由于其特殊的粗糙结构和化学组成,使得该超疏水表面表现出良好的防覆冰和防黏附行为.     

超疏水涂层防覆冰技术研究进展

覆冰现象时刻威胁着电力系统的安全运行,过去几十年里,研究人员采用各种措施来预防电力设备表面覆冰,但这些措施都无法从根本上解决该问题。超疏水涂层由于具有独特的微纳米结构及低表面能物质,在低温环境下,能够延缓结冰且降低表面的冰附着力。从超疏水涂层的防覆冰机理入手,重点综述国内外超疏水涂层防覆冰的实验研究现状,并将影响防覆冰性能的因素分为环境因素和基底因素,分析当前方案的局限性,同时阐述提高超疏水涂层机械鲁棒性的设计与制备方面的最新进展,最后提出超疏水涂层在电力系统应用中存在的问题以及未来的发展方向。该综述有助于研究人员建立评估超疏水涂层的防覆冰性能的试验规范,并推进超疏水涂层防覆冰技术在电力系统中的应用。     

改性PAMAM超亲水聚合物的制备及其防覆冰性能研究

采用溶胶-凝胶法引入二氧化硅纳米粒子制备了超亲水改性PAMAM聚合物,利用FT-IR、SEM、AFM以及表面张力仪对改性PAMAM聚合物涂层进行表征,考察了改性PAMAM聚合物涂层的润湿性能和表面结构特征,并对其防覆冰性能进行了研究。结果表明,制备的超亲水涂层表面形成了微纳米复合结构且静态接触角为9.4°达到超亲水状态;超亲水涂层具有较好的防结冰特性,主要是由于PAMAM端部的氨基以及分子空腔有助于超亲水表面形成水膜,抑制表面结冰速度,40min内覆冰量仅为1.19g,温度-5℃时延迟结冰时间可长达133s,而普通的疏水涂层只能延迟38s;改性PAMAM涂层的冰表面粘附力约为0.33N,疏冰性能显著优于普通的亲水和疏水涂层;稳定性测试中,经过12次结冰循环测试,其静态接触角和冰表面粘附力的平均变动幅度分别为1.4%和1.2%。     

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。     

超疏水材料防冰研究进展

在结冰条件下,除去飞机表面的冰、霜、雪等污染物,是确保航空安全的基础。传统方法存在能耗大、效率低、环境污染等问题,其应用受到一定的限制。启示于自然界"荷叶效应"的超疏水材料具有微纳米结构和低表面能特性,其在飞机除防冰领域有着广阔的应用前景。综述了超疏水材料防冰研究进展,包括表面疏水、减小冰附着力和提升防冰时间等。超疏水材料要在飞机上应用,除了要构建特殊的微纳米结构和低表面能特性外,还要满足飞机涂料的适航性。     

防覆冰涂层设计制备及性能研究

介绍了固体表面覆冰及防覆冰机理、防覆冰涂层的制备与表征、防覆冰表面制备的技术难点,并展望了超疏水防覆冰涂层和复合涂层防覆冰在涂料等行业中的应用。     

CTMH150铜合金接触线表面合金化防覆冰技术研究

为了研究CTMH150型铜合金接触线表面合金化防覆冰技术,采用双辉等离子表面合金化加工技术(Ag极源)与等离子刻蚀技术(O离子)制备了CTMH150型铜合金接触线合金化超疏水表面试样。参照雨凇形成的自然条件进行了风洞模拟结冰试验,实验结果显示,CTMH150 Cu合金接触线合金化超疏水表面试样虽然无法完全避免结冰,但相较于对照组,显著减小了冰载强度,改变了冰晶在试样表面的存在形态,起到了明显的防覆冰效果。利用光学接触角测量仪测试了实验组与对照组的表面静态表观接触角和滞后角,其中试验组静态表观接触角不小于152°,滞后角不大于3°,与对照组相比,试验组的疏水性及抗润湿性得到了显著增强。通过AFM表征试验构建了合金化表面试样的特征结构形貌,结果表明,经等离子刻蚀后试样表面形貌整体呈现出符合Cassie理论模型的超疏水结构,其中刻蚀层厚度约为320 nm、平均表面粗糙度R_q约为43.7 nm。进一步地,通过沿合金化处理后的试样表面法线方向进行EDS分析可知,在表层厚度约为50μm的范围内,Ag元素分布稳定且均匀;对合金层区域的XRD分析结果显示,试样合金层中的组成相主要...     

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。     

沥青路面超疏水抗凝冰材料研究进展

超疏水材料作为一种具有特殊表面性质的新型智能仿生材料,因其优良的疏水防冰性能,已广泛应用于航天、电力等领域,但在公路交通领域尚处于探索研究阶段.沥青路面超疏水抗凝冰材料属于主动抑冰融雪技术,能够延缓道路结冰,降低冰层与路面间的黏附力,为冬季沥青路面的疏水防冰提供新思路.目前,沥青路面超疏水材料抗凝冰理论及技术尚不成熟,主要通过加入低表面能材料和提高表面粗糙度两种方式构建超疏水表面,从而缩短液滴与界面接触时间、降低凝固点、延迟结冰时间以及降低冰层与基质表面的粘结力,从而达到疏水防冰的目的.路用超疏水材料主要包括疏水型融雪抑冰材料和抗覆冰超疏水涂层材料两种.沥青路面超疏水涂层承受复杂外界因素的综合作用,其耐磨性、长期疏水防冰性能受到广大研究学者的关注.本文介绍了"冰-路"界面粘结机理;按加载方式将"冰-路"粘结强度测试方法分为直接拉拔法、离心力法、冲击法、间接拉伸法、剪切应力法等.超疏水材料的长效性问题主要表现为机械稳定性和耐磨性应用效果不佳.沥青路面表面结构复杂,影响因素众多,从实际工程应用来看,沥青路面超疏水抗凝冰材料的制备技术、评价方法和工程应用长效性仍需进一步研究.本文归纳了沥青路面超疏水抗凝冰材料的研究进展,分别对超疏水材料抗凝冰理论、沥青路面超疏水材料制备方法、沥青路面超疏水涂层处治技术、超疏水涂层抗凝冰性能测试方法和超疏水材料长效性等方面进行了介绍,分析了沥青路面超疏水抗凝冰材料面临的问题并展望了其前景,以期为制备耐久、环境友好的新型沥青路面超疏水抗凝冰材料提供参考.     

复合氟化改性制备EP-ZnO纳米超疏水涂层的研究

风力发电机叶片覆冰严重影响风机安全经济运行,高质量的超疏水防冰涂层是当前研究的热点之一.本实验采用复合氟化改性的方法分别对环氧树脂(EP)和固化剂进行氟化改性,同时通过ZnO纳米颗粒对涂层表面结构进行修饰制备EP?ZnO纳米复合超疏水涂层,并研究了涂层的疏水性、耐磨性和抗冲击性能.研究结果表明,复合氟化改性能有效提高涂层的疏水性能,其接触角为150°,滚动角为6°;经过ZnO纳米颗粒对涂层表面结构修饰后涂层的接触角达158°,滚动角为3°.涂层具有良好的粘附力、稳定的抗冲击能力和耐磨性能,在磨损实验过后,涂层仍能保持较高的疏水性能.     

超疏水仿生水泥混凝土路面防覆冰技术及效能评价

通过微纳米路表构建与超疏水材料涂覆技术相结合,制备了超疏水仿生水泥混凝土路面模型试件;开展超疏水材料涂覆技术研究,分析总结其制备工艺;采用自行设计的"冰-路"附着强度测试装置进行防覆冰性能测试,同时开展接触角测量试验、路面表面能计算及耐久性试验,综合评价超疏水仿生水泥混凝土路面的疏水、防冰效能。结果表明:超疏水水泥混凝土试件表面冰的残留率为29.9%,是普通试件的1/3左右,间接反映了超疏水路面具有较好的疏冰性能;与普通试件的接触角0°相比,超疏水水泥混凝土试件的接触角为153.5°,达到超疏水状态;表面能计算表明超疏水材料的作用降低了路面表面能,仅为普通水泥路面的3.4%,进一步验证了超疏水水泥混凝土路面可显著降低"冰-路"附着强度;通过模拟轮胎与路面的摩擦作用,接触角依然在90°以上,表明超疏水路面耐久性良好。     

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。     

铝基体超疏水表面的抗结冰结霜效果分析

增加接触角是提高表面抗结冰结霜能力的重要方法.借助电化学加工和氟化处理获得铝基体超疏水表面,该表面具有二元微纳米复合结构,干燥时水滴在其上的接触角为160°,滚动角小于5°,处于Cassie-Baxter状态.在自制的半导体制冷台上,观测冷表面温度为-5.2 ℃时,铝基体超疏水表面的结霜过程,并将其与普通铝表面进行了对比,发现铝基体超疏水表面的四周边缘处先出现霜晶并逐渐蔓延到整个表面,与普通铝表面相比具有显著的抗结冰结霜性能.最后对铝基体超疏水表面的边缘效应和抗结冰结霜机理进行了分析.     

仿生超疏水表面的发展及其应用研究进展

受自然界荷叶 “出淤泥而不染”的启发, 超疏水现象引起了研究者广泛的关注, 并成功制备了人工超疏水表面。本文对典型的仿生超疏水材料进行梳理, 并针对近期研究成果进行了综述, 对超疏水涂层的诸多制备方法作了优缺点总结和评述, 概述了超疏水涂层在自清洁、防覆冰、耐腐蚀和油水分离领域的应用研究现状, 尤其对超疏水防覆冰的机理及实现方式作了总结分析, 剖析了现阶段超疏水研究过程中面临的挑战, 展望了未来的发展趋势, 希望为超疏水涂层在工程领域的应用研究提供参考。     

普鲁士蓝/氟化超支化聚氨酯复合涂层材料及其光热转换超疏水性能

首先制备氟化超支化聚氨酯(FHPU),然后与具有光热转化功能的普鲁士蓝(PB)纳米粒子复合,得到光热转换功能的PB/FHPU超疏水防结冰复合涂层材料。利用FTIR、TGA和DSC等测试分析了FHPU和PB/FHPU超疏水防结冰复合涂层材料的结构及性能,通过光热转换实验证明了复合涂层材料出色的光热性能;深入探究了PB纳米粒子的添加量对复合涂层材料表面性质和光热转化性能的影响。结果表明,当PB质量占FHPU的13%时,复合涂层材料可形成具有微纳结构的复合涂层,涂层表面最大接触角达157°,滚动角为1.8°。同时,该涂层在808 nm激光照射下10 s内温度可升高78.1℃,最高温度达到148.7℃。因而,光热转换功能性超疏水防结冰复合涂层材料具有良好的疏水、防结冰性能。      

表面微结构设计对材料疏水及防冰性能影响研究

以硅氧烷为疏水剂,采用浸渍法在具有开放及封闭微结构的金属铝板上制备了超疏水表面,系统考查了表面微结构设计对材料疏水及防冰性能的影响。结果表明,超疏水表面静态接触角随结除冰次数的增加而减少,滚动角随结除冰次数的增加而增大,且在多个结冰除冰循环后,表面开放微结构的金属铝板丧失其超疏水性,表面封闭微结构的金属铝板仍保持其超疏水性。进一步实验研究表明,在多个结冰除冰循环后,在相同结冰条件下,水滴在表面为开放微结构的金属铝板上的结冰时间远长于表面为封闭结构的金属铝板。     

超疏水表面防结冰结霜性能的研究进展

利用超疏水表面可以防止或减少金属表面结冰结霜,在制备防结冰结霜表面中得到了广泛深入地研究。超疏水表面一般是利用其自身表面的粗糙结构和低表面能来使得液滴无法在其表面长时间停留而获得超疏水性能,但是液滴在低温和大湿度以及液滴在高高度撞击超疏水表面条件下会使超疏水表面的抗结冰结霜性能明显降低。针对这种情况,综述了超疏水表面在这方面的进展来探讨提高其抗结冰结霜性能的可能途径和方法。     

可降解超疏水聚乳酸塑料薄膜的制备及性能研究

采用相分离法,以可降解聚合物聚乳酸(PLA)和聚碳酸亚丙酯(PPC)为原料制备超疏水塑料薄膜,研究原料配比、溶剂处理温度、溶剂处理时间等对塑料薄膜疏水性的影响。结果表明:当PLA质量分数为70%,在50℃下二甲基亚砜(DMSO)处理25min后制得的塑料薄膜接触角为155°,呈超疏水性。该薄膜具有良好的降解性能,强制降解条件下,5d降解率达到34.13%。扫描电镜照片显示塑料薄膜多孔并具有蜂窝状结构,具有粗糙的表面形貌。进一步采用低表面能的含氟丙烯酸酯树脂对其进行表面修饰,表面修饰后塑料薄膜接触角提高到164°。     

铝基体超疏水表面结冰结霜特性研究

采用中性电解液,通过电化学加工技术及氟化处理方法制备出铝基体超疏水表面,接触角达160°,滚动角小于5°,并在其上进行了结冰和结霜研究.在不同实验条件下研究超疏水表面的形貌、霜高随时间的变化,并与相同条件下的普通铝表面、吸水性表面进行了对比.结果表明,该超疏水表面经过50多次结霜、除霜后,仍具有很好的超疏水性能,表现出良好的重复性和耐久性;与普通铝表面相比,铝基体超疏水表面具有明显的抗结冰结霜性能,霜晶先出现在四周边缘处并逐渐蔓延到中间,但抑霜能力随着冷表面温度的降低而减小;与吸水性表面相比,超疏水表面在抗结冰结霜的同时能有效抑制表面质量的增加.