ZnO/E-51复合涂料上超疏水表面的制备

采用ZnO和环氧树脂机械搅拌制备ZnO/E-51复合涂料,通过真空袋压、室温固化成型,再通过化学刻蚀与表面修饰,在ZnO/E-51复合涂料上制备出超疏水表面。采用扫描电镜和动/静态接触角分析仪,表征表面的形貌和疏水性。结果表明化学刻蚀在复合涂料表面构建了具有微-纳米尺度二元粗糙结构;采用1%(质量分数)的硬脂酸修饰,可改变复合涂料表面微-纳米尺度二元粗糙结构,影响表面的疏水性能,当修饰时间为30min时,其表面与水的平均接触角最高达152.21°。     

超疏水环氧树脂复合材料的制备

使用简单的高压喷射法,在环氧树脂复合材料基底上制备出了超疏水表面。通过扫描电子显微镜和接触角测试仪对超疏水环氧树脂复合材料表面的形貌和润湿性能进行表征和分析。研究结果表明:制备的PDMS/纳米SiO_2涂料中纳米SiO_2与液体PDMS重量比为4:13时,涂层表面超疏水性能较佳,涂层与水的接触角达到156±2°。     

单向连续碳纤维-玻璃纤维层间混杂增强环氧树脂基复合材料的力学性能

为了研究连续单向纤维的层间混杂方式对复合材料力学性能及破坏方式的影响,采用碳纤维-玻璃纤维体积比为1∶1,以拉-挤成型法制备了具有不同层间混杂结构的连续单向纤维增强环氧树脂基复合材料,并研究了不同层间混杂结构的连续单向碳纤维-玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的力学性能及破坏形式。结果表明：具有层间混杂结构的复合材料抗拉强度处于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料之间,复合材料的拉伸断裂方式为劈裂;具有层间混杂结构的复合材料的层间剪切强度均优于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料,复合材料的剪切断裂方式为层间断裂。     

环氧树脂/SiO2纳米颗粒复合超疏水表面的制备

利用环氧树脂和纳米SiO₂混合溶液在玻璃基材进行表面成膜,对得到的微米级粗糙结构进行氟硅烷修饰,制备得到具有超疏水性复合膜层。采用扫描电镜、接触角测量仪、高速摄影系统和紫外-可见光谱分析仪进行形貌表征、润湿性表征和膜层透光率测量。结果表明,环氧树脂与纳米颗粒构建的粗糙结构对超疏水表面的构建起到重要作用,该膜层呈现低黏附、低滚动角性能;复合膜层的接触角随SiO₂含量的提高逐渐增大至趋于稳定;复合膜层透光率随SiO₂含量的提高呈现下降趋势,制备膜层的透光率均在75%以上。     

SiC/Al复合材料超疏水表面的制备

采用化学刻蚀法在SiC/Al复合材料表面构筑微纳结构,通过SEM和表面接触角测量仪分析刻蚀表面的微观形貌特征及润湿特性,并探讨了其与刻蚀时间之间的关系;借助热震试验评价SiC/Al复合材料超疏水表面的温度骤变耐受特性。结果表明:弥散分布的微米级SiC颗粒的存在使得刻蚀后的SiC/Al复合材料表面易形成由微米级粒状结构和纳米级凹坑结构复合而成的微观结构;氟硅烷修饰后的蚀刻表面的接触角最高达到166.8°,滚动角最低为3°,具有很好的超疏水特性;SiC/Al基超疏水表面具有较好的耐受温度骤变特性。     

CeO_2/环氧树脂复合材料制备及其耐电化学腐蚀行为研究

CeO2填充环氧树脂,并用偶联剂KH560对CeO2进行表面改性,通过溶液混合法制备CeO2/环氧树脂复合材料。分别通过拉曼光谱仪、紫外漫反射光谱仪、场发射扫描电子显微镜和电化学工作站对CeO2/环氧树脂复合材料的微观结构和电化学防腐性能进行测试。结果表明,表面改性的CeO2在环氧树脂基体中具有更好的分散性;所制备的改性后CeO2/环氧树脂复合涂层对镀锌板附着力达到1级;与水接触角达到82.5°;电化学防腐性能测试中其浸泡30 min阻抗值在109Ω·cm2以上,浸泡7 d阻抗值基本保持在107Ω·cm2左右,高于未改性的CeO2制备的复合材料和普通环氧树脂材料。改性后CeO2/环氧树脂复合材料的附着力、疏水性和化学防腐性能明显优于未改性的CeO2制备的复合材料和普通环氧树脂材料。     

润湿性能对GF/EP复合材料表面摩擦磨损及微生物黏附行为的研究

通过对玻璃纤维(GF)/环氧树脂(EP)(GF/EP)复合材料的设计与加工,制得具有不同润湿性能表面的GF/EP复合材料。结果表明:可以通过对GF/EP复合材料表面微观结构及表面化学成分的调控来实现GF/EP复合材料表面的亲水、疏水及超疏水性能,GF/EP复合材料超疏水表面的摩擦系数为0.08,磨损量为0.12%;相比GF/EP复合材料亲水表面来说,绿脓杆菌在GF/EP复合材料超疏水表面的黏附量下降了20%左右,白色念珠菌下降了80%左右。     

氧化锌/硅橡胶复合超疏水表面的制备及其自清洁性能

使用正十二硫醇对氧化锌粉末进行疏水改性。采用简单的表面撒粉法将疏水改性的氧化锌粉末与硅橡胶复合制备了氧化锌/硅橡胶超疏水复合材料;采用红外吸收光谱、接触角测试仪和扫描电子显微镜对材料的表面特性进行了表征。结果表明:氧化锌/硅橡胶复合材料表面的接触角为165.6±3.2°,滚动角为8.7±2.1°,并且具有良好的机械稳定性。另外氧化锌/硅橡胶复合材料表面具有自清洁性能,在水滴冲洗下能够保持表面完全清洁。     

激光改性纤维对其增强环氧树脂复合材料力学性能的影响

利用激光对玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维进行表面改性后,以环氧树脂为基体,分别制备三种纤维增强环氧树脂复合材料。利用SEM和万能试验机对表面改性前后的碳纤维形态、力学性能及三种纤维/环氧树脂复合材料的力学性能和断面形貌进行表征,研究了纤维激光表面改性对三种纤维及其增强环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明:激光表面改性对碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能提升最高,其拉伸强度最大提高了77.06%,冲击强度最大提高了31.25%,玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的力学性能提升次之,而玻璃纤维/环氧树脂复合材料的力学性能有所下降。因此,激光进行表面改性适用于碳纤维和玄武岩纤维。     

玻璃纤维/环氧树脂复合材料与镀层界面的Ni颗粒强化工艺

针对玻璃纤维/环氧树脂复合材料与镀层结合界面强度低的问题,基于复合材料/镀层间的机械互锁原理及传统塑料基体化学镀工艺,提出通过增强颗粒的桥接作用,增加含有增强颗粒的过渡层来强化镀层界面的复合材料金属化方法。对金属化后的玻璃纤维/环氧树脂复合材料试件采用拉伸试验法测量镀层的结合强度,并通过截面和断面的显微观测,分析了增强颗粒对于镀层界面的强化机制;同时获得了玻璃纤维/环氧树脂复合材料表面粗糙度和增强颗粒质量分数对含有过渡层的镀层结合强度的影响规律。结果表明:采用上述金属化方法可以显著提高镀层的界面强度,与传统的金属化工艺制备试件相比,玻璃纤维/环氧树脂复合材料在不同表面粗糙度下,镀层结合强度平均提高161%;同时,镀层的结合强度随着增强颗粒质量分数的增加,呈现先增大后减小的趋势,当增强颗粒的质量分数为50%时,镀层的结合强度达到最大。      

透明超疏水玻璃表面的制备及性能研究

目的研究透明超疏水玻璃的制备及性能。方法以纳米二氧化硅和无水乙醇为原料制成半透明乳液,然后将乳液喷涂在玻璃表面,再通过接触角测试、透光率测试仪等手段对玻璃表面的性能进行研究。结果在玻璃基材表面构建了与水滴接触角高达158°±2°,滚动角低至1°的透明超疏水表面。当喷涂液中纳米二氧化硅的质量分数为1.5%时,获得的超疏水玻璃表面具有优异的防水性、抗污易清洁性和透明性。结论在玻璃基底上制备透明超疏水表面可以大大提高玻璃表面的防水、防污性,并使玻璃表面更易于清洁,有利于减少玻璃包装材料清洗时的用水量和洗涤剂用量,从而增强玻璃包装材料的生态环保效应。     

碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料对风力发电叶片的影响

针对风力发电叶片在多风沙环境下的固体粒子冲蚀磨损行为, 研究了风力发电叶片专用环氧树脂(EPIKOTE^TM RIM 135、EPIKURE^TM RIM H 137)、传统玻纤增强环氧复合材料和新型碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料的固体粒子冲蚀磨损行为, 并测试了不同材料的玻璃化转变温度, 进而对比分析了其对冲蚀磨损的影响; 针对风力发电叶片在寒冷环境下表面容易结冰的现象, 研究了上述三种材料表面的疏水性能, 并测试了它们对水的接触角大小。结果表明: 碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料具有良好的界面结合, 且碳纳米纤维纸的引入提高了碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料的玻璃化转变温度(从55 ℃提高到63 ℃), 从而改善了其耐固体粒子冲蚀磨损性能; 同时, 碳纳米纤维纸的加入改善了碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料的表面疏水性能(接触角从104°提高到131°)。     

Morphologies and Superhydrophobicity of Hybrid Film Surfaces Based on Silica and Fluoropolymer

Fluoropolymer and different kinds of silica particles were used for controlling surface chemistry and morphology, respectively. A superhydrophobic surface originated from strawberry-like or quincunx-shaped composite silica particles was obtained. The dual size particles are obtained by utilizing the graft of different modified silica particles with epoxy functional group and amine functional group, This makes the surface of film form a composite interface to have irregular binary structure which plays an essential role in trapping air between the substrate surface and the liquid droplets to be necessary for high contact angle and low contact angle hysteresis. The maximum contact angle for water on the hybrid film is about 174±2° and the contact angle hysteresis is less than 2°. The surface morphologies, roughness and the wettability on the surface of films containing different structural silica particles were compared. It was shown that the hierarchical irregularly structure with a low roughness factor and high air-trapped ratio is indispensable for superhydrophobic surface. Although this structural surfaces based on composite silica particles play a vital role in governing the surface wettability, it is necessary to combine with a low surface energy to make the surface superhydrophobic.     

A novel method to prepare a microflower-like superhydrophobic epoxy resin surface

A novel microflower-like superhydrophobic epoxy resin surface was obtained using a novel method. The water contact angle and sliding angle of the superhydrophobic epoxy resin surface was 158 ± 1.7° and 3°, respectively. The as-prepared microflower-like superhydrophobic epoxy resin surface also showed superhydrophobic property in the pH range of 3–14. After being stored in ambient environment for one month, no decrease in water contact angle was observed.     

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。      

碳纤维颗粒增强CeO2/PMMA/PVDF超疏水复合涂层及其耐磨性能

提高耐磨性能是推动仿生超疏水表面走向实际应用的关键挑战之一。设计了二氧化铈微米粒子增强PMMA/PVDF超疏水复合涂层配方,获得了水珠接触角达152°、水珠滚动角为5°的超疏水复合涂层。该涂层经过落砂磨损试验后接触角下降为103°、滚动角增大为20°。采用碳纤维颗粒对CeO2/PMMA/PVDF超疏水复合涂层进行增强,优化配方的接触角达153°、滚动角达到5°。经过相同落砂磨损试验后,增强后的复合涂层水珠接触角能在一定程度磨损后达到140°左右。可见,CeO2/PMMA/PVDF复合涂层具有良好的超疏水性能,碳纤维颗粒增强是提高该涂层耐磨性能的有效方法。     

碳化硅颗粒增强复合材料超疏水表面的制备

采用电化学蚀刻方法在碳化硅颗粒增强复合材料(SiC/Al)表面构筑了微纳结构, 重点分析了蚀刻电流密度和蚀刻时间等关键操作参数对所得表面微观形貌及润湿特性的影响。研究发现, 较高电流密度(6 A/dm²)下刻蚀的SiC/Al复合材料表面可形成由微米级“粒状”结构和纳米级结构(颗粒状和波鳞状)复合而成的微-纳双层结构, 且这种特殊结构不因后续刻蚀时间延长而改变; 优化条件形成的SiC/Al复合材料刻蚀表面呈现出静态接触角高达160.7°、滚动角低至4°的超疏水特性。本研究结果说明SiC/Al复合材料可用于制备自清洁表面。     

Highly Stretchable Superhydrophobic Composite Coating Based on Self‐Adaptive Deformation of Hierarchical Structures

With the rapid development of stretchable electronics, functional textiles, and flexible sensors, water‐proof protection materials are required to be built on various highly flexible substrates. However, maintaining the antiwetting of superhydrophobic surface under stretching is still a big challenge since the hierarchical structures at hybridized micro‐nanoscales are easily damaged following large deformation of the substrates. This study reports a highly stretchable and mechanically stable superhydrophobic surface prepared by a facile spray coating of carbon black/polybutadiene elastomeric composite on a rubber substrate followed by thermal curing. The resulting composite coating can maintain its superhydrophobic property (water contact angle ≈170° and sliding angle <4°) at an extremely large stretching strain of up to 1000% and can withstand 1000 stretching–releasing cycles without losing its superhydrophobic property. Furthermore, the experimental observation and modeling analysis reveal that the stable superhydrophobic properties of the composite coating are attributed to the unique self‐adaptive deformation ability of 3D hierarchical roughness of the composite coating, which delays the Cassie–Wenzel transition of surface wetting. In addition, it is first observed that the damaged coating can automatically recover its superhydrophobicity via a simple stretching treatment without incorporating additional hydrophobic materials.     

P(FA-co-MMA-co-St)共混改性环氧涂料的制备与疏水性能

采用简单的共混法,直接将聚全氟烷基乙基丙烯酸酯-co-甲基丙烯酸甲酯-co-苯乙烯无规共聚物P(FA-co-MMA-co-St)添加到市售的环氧涂料中,制备出具有超疏水性的环氧涂层.结果表明,当共聚物用量为环氧色漆组分的4%,氟单体投料量为30%,固化剂为乙二醇双偏苯三酸酐(TMEG)、固化温度120℃,固化时间2h条...