氧化锌超疏水薄膜的制备及其耐久性

为了提高氧化锌(ZnO)纳米疏水膜层在实际应用中的耐久性能,采用水热法在铝基底表面制备出微纳米结构的ZnO超疏水薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪对所得ZnO薄膜的成分、微观结构及润湿性能进行分析;利用UMT摩擦磨损试验机对薄膜的摩擦性能和机械疏水耐久度进行研究;并用CHI660E电化学工作站对超疏水试样在海水中的耐腐蚀性能进行测量分析。结果表明:制备的微纳米结构ZnO薄膜具有超疏水性,在未经低表面能物质改性的情况下,对水的静态接触角高达152°,滚动角仅为2°;摩擦磨损测试表明该薄膜在经过2 400磨损周期后仍能保持较高的静态接触角;电化学阻抗谱和Tafel曲线测试表明,该薄膜的确降低了铝在海水中的腐蚀速率,缓蚀率高达93.8%。     

金属锌表面超疏水薄膜的制备及其摩擦学性能

通过简单两步法在金属锌表面构筑超疏水薄膜, 锌片首先经N,N-二甲基甲酰胺(DMF)处理在表面构筑微纳结构薄膜, 然后在表面覆盖硬脂酸薄膜以实现超疏水. 采用扫描电子显微镜, 傅里叶红外光谱仪和接触角测量仪等手段表征了超疏水表面的形成机制和表面形貌, 并利用微纳米摩擦磨损试验机研究了超疏水薄膜的减摩耐磨特性. 研究结果发现, 在锌表面形成了一层纳米棒状结构的超疏水薄膜, 水的接触角可达155^o. 超疏水薄膜具有明显的减摩和耐磨特性, 这可归因于DMF处理导致的表面微织构化效应以及脂肪酸自组装薄膜的纳米润滑效应.     

磁控溅射制备聚四氟乙烯低温超疏水薄膜

针对输电线路工程中绝缘子的低温防结冰要求,采用磁控溅射技术在玻璃基底上制备聚四氟乙烯低温超疏水薄膜,研究了溅射制备工艺参数对薄膜超疏水性能的影响,并探究了薄膜的低温超疏水性能。利用水接触角测量仪,扫描电子显微镜以及表面轮廓仪分别对薄膜表面的润湿性能、表面形貌、膜厚以及粗糙度进行表征。结果表明,用磁控溅射工艺制备的聚四氟乙烯薄膜具有优异的疏水性能,其表面的最大静态水接触角可达170°±3°,并在低温下能够保持其超疏水的性能。     

疏水/超疏水船用铝合金表面制备及其耐久性

采用溶胶-凝胶法将SiO2纳米粒子涂覆在抛光和经激光刻蚀的船用铝合金表面,制备疏水/超疏水铝合金表面。利用使试样负载并在砂纸上摩擦滑行的方法测试疏水/超疏水表面的耐久性,结果表明:抛光表面的接触角随SiO2浓度的增高而增大,最大可达150.8°,但表面对水滴具有强黏附力。当摩擦滑行距离达到10m时,接触角小于铝合金表面原始接触角72.3°;激光刻蚀的网格和点阵微结构表面既具有超疏水特性又呈现出低黏附力;且网格表面的接触角更大,最大达155.4°,滚动角更小,最小仅为0.34°。当摩擦滑行距离达到10m时,表面依然疏水,且网格微结构的耐久性更强。     

溶胶–凝胶法制备超疏水性薄膜摩擦学性能的研究

采用溶胶–凝胶技术在铝表面涂覆氧化铝薄膜,再利用长链脂肪酸对氧化铝薄膜进行疏水改性,在金属铝表面构筑了具有较强减摩性能的超疏水薄膜。研究了沸水及水合肼溶液处理对氧化铝薄膜表面微纳织构的影响;探讨了脂肪酸分子结构对薄膜静态和动态润湿性的影响,利用球盘式微纳米摩擦磨损试验机评价了薄膜的摩擦学性能。结果显示,水合肼溶液处理后的氧化铝薄膜经硬脂酸改性后不仅表现出超疏水性能,而且具有较强的减摩性能。     

两步法制备黄铜表面超疏水肉豆蔻酸/TiO2涂层与性能研究

采用化学刻蚀法和复合改性两步法在黄铜基体上制备了超疏水肉豆蔻酸(MA)/TiO₂涂层(E-MAT)。通过接触角测量仪详细考察了刻蚀时间与刻蚀温度对黄铜疏水性能(刻蚀并改性后)的影响。结果表明,当刻蚀时间为55 min,刻蚀温度为30℃时,且经MA/TiO₂复合改性的黄铜表面可获得高达167.4°的水接触角。接着,采用SEM、CLSM、EDS、XRD与FTIR对E-MAT涂层进行了形貌与成分分析。分别利用砂纸磨损与胶带剥离实验研究E-MAT涂层的机械稳定性。此外,E-MAT超疏水涂层还表现出优异的自清洁性能。在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀测试显示E-MAT涂层自腐蚀电流密度下降至8.32×10^-5 A/cm²,腐蚀保护效率高达97.0%。可见,刻蚀-改性结合法操作简单,便于构造大面积金属基超疏水表面,具有广阔的应用前景。     

炭纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学行为

考察了炭纤维及PTFE增强PEEK复合材料在干摩擦和水润滑下的摩擦学性能,并研究了该复合材料在两种条件下的磨损机理.结果表明,干摩擦下复合材料的摩擦系数和磨损率随负荷的增加不断减小;水润滑下复合材料的摩擦系数随负荷的变化不大,磨损率随负荷的增加而增大.干摩擦下,复合材料的磨损以粘着磨损和磨粒磨损为主.水润滑条件下,磨损表面比较光滑,仅有微切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主.干摩擦条件下,摩擦对偶表面仅有轻微的犁沟形成,表面形成一层薄而均匀且结合紧密的转移膜.水润滑下,对偶表面犁沟较深,犁削作用明显,转移膜的形成被明显抑制.水的冷却作用使得向摩擦对偶的粘着转移明显减轻,同时由于摩擦表面吸附水膜的边界润滑作用,显著改善复合材料的摩擦磨损性能.     

长效稳定的超疏水氧化铝表面的制备与性能

通过在载玻片表面涂覆一层由溶胶-凝胶法制备的氧化铝溶胶,再经过一定的热处理、沸水处理和表面修饰等工艺,得到了一种超疏水性氧化铝表面。利用接触角测试和扫描电子显微镜观测等技术对薄膜的制备过程、表面形貌和微观结构、润湿性能及其稳定性等进行了考察。结果表明:所制得的氧化铝薄膜由多孔的花瓣状粗糙结构和疏水长链单分子层构成,从而赋予该薄膜具有超疏水特性。而且,所制备的薄膜在空气中放置一年后,其表面仍然保持超疏水特性,表明该薄膜的超疏水特性十分稳定。同时,该薄膜在较宽的pH值范围内,其表面都呈现出十分强的疏水特性,如当水滴的pH值在1-11范围内时,薄膜表面接触角均在146°以上;而当水滴的pH值达到13.8时,其接触角显著降低。     

化学刻蚀对超疏水表面性能的影响研究

以金属铝合金为基底,分别以氯化铜、氢氧化钠及盐酸为刻蚀液,利用十七氟葵基三乙氧基硅烷为疏水剂,制备了不同疏水性能的表面,考察了化学刻蚀液对表面疏水性能的影响。结果表明:在中低温环境中,使用氯化铜或低浓度氢氧化钠对铝合金表面进行刻蚀,其后将其浸渍在含低表面能的有机溶剂中即能制备出具有超疏水性的表面。扫描电镜图表明,利用上述方法制备的表面具有微纳米二级疏水结构。表面疏水性能随刻蚀液浓度的增加而增强,表面接触角随刻蚀时间及刻蚀温度的增加而增大。     

超疏水镁合金表面的防黏附和耐腐蚀性能

通过盐酸刻蚀、氨水浸泡和疏水长链接枝,成功构建得到接触角达154°、滚动角为6°的超疏水镁合金表面。利用接触角测试、扫描电镜观察、红外光谱分析、防黏附和电化学实验等分别对超疏水镁合金表面的润湿性能、表面微结构与化学组成、防黏附行为以及耐腐蚀性能进行了考察。结果表明:盐酸刻蚀和氨水浸泡使得镁合金表面产生了微-纳复合结构,而硬脂酸修饰使疏水烃基长链通过化学键接枝到具有微-纳复合结构的镁合金表面。正是由于其特殊的表面微结构和化学组成,使得超疏水镁合金表现出良好的防黏附和耐腐蚀性能。     

铜表面的纳米结构制备及其浸润性研究

通过水热法在铜表面成功制备了一层具有纳米机构的超亲水薄膜,其表面的接触角可达到6°。随后用氟硅烷对其表面进行修饰,使表面由超亲水变成了超疏水,接触角达到了156°,滚动角小于10°。用扫描电镜、接触角测量仪、X射线衍射仪等技术对超疏水表面进行了表征和分析。X射线衍射分析表明,铜表面的片状结构为氧化铜。扫描电镜对铜表面形貌观察显示,温度、反应时间对表面的形貌影响比较大。片状结构之间的空隙和低表面的修饰是导致超疏水性能的主要原因。将铜超疏水表面放在不同高度的水底一段时间,取出后对其接触角进行测量,结果发现超疏水性能消失,接触角变小。     

Vi-PDMS/S-SiO2超疏水聚酯纤维织物的制备及性能研究

目的 基于普通织物材料防水性较差的问题,制备一种具有超疏水涂层的聚酯纤维织物,并对其性能进行研究。方法 以聚酯纤维织物为基材,基于紫外光固化技术通过浸涂法,使用商用气相纳米SiO₂颗粒(S-SiO₂)、端乙烯基聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS)在织物表面构筑微纳粗糙结构,获得超疏水的织物。采用扫描电子显微镜、水接触角测量仪对其微观结构和疏水性能进行表征,并通过机械摩擦实验对其超疏水稳定性进行考察。结果 当Vi-PDMS和S-SiO₂质量比为1∶4时,选择交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)制备的聚酯纤维织物表面的水接触角可达到151°,滚动角可达9°;且经过40次循环摩擦后,其表面水接触角仍大于140°,具有一定的耐磨性。结论 基于紫外光固化技术,采用操作简便的浸涂法制备的聚酯纤维织物具有优异的超疏水性能和一定的耐磨性,为织物超疏水性能研究提供参考,有望应用于超疏水聚酯纤维织物领域。     

2A12铝合金基体超疏水表面制备及性能研究

铝合金在使用过程中极易引发基体腐蚀现象,如点蚀、晶间腐蚀等,为保障铝合金在腐蚀环境中的应用,可通过建立超疏水表面改变铝合金表面的润湿性,从而在一定程度上减少腐蚀液与铝合金表面的接触,进而改善耐蚀性。本文通过酸刻蚀和沸水刻蚀两种方法在铝合金表面构筑微纳米结构,并使用低表面能物质硬脂酸进行表面处理得到超疏水表面。采用扫描电子显微镜、接触角测试仪、原子力显微镜分别对铝合金表面形貌、疏水性和粗糙度进行测试,得到两种方法的最佳制备时间,而后通过极化曲线对两种方法制备的铝合金表面耐蚀性能进行对比,进而研究两种刻蚀方法对铝合金耐蚀性的影响。实验结果表明：酸刻蚀时间为15 s时,铝合金表面接触角达到峰值163.9°,呈现超疏水状态,相对于空白样品,表面粗糙度增加了24倍,电化学自腐蚀电位正向移动0.362 8 V;沸水刻蚀时间为1 min时,其表面接触角达到峰值109.6°,比空白样品疏水性强但未呈现超疏水状态,相对于空白样品,经沸水刻蚀的铝合金表面粗糙度增加了4.4倍,电化学自腐蚀电位正向移动0.074 8 V。两种方法处理得到的铝合金表面的耐蚀性与空白铝合金试样相比均有显著提高,而酸刻蚀法的缓蚀效...     

超疏水超亲油304不锈钢网的制备及其油水分离性能

目前,用于油水分离的材料成本高,制备工艺复杂且效果较差,针对这一现象,选用304不锈钢网作为基体材料,通过氯化铁溶液刻蚀法获得粗糙表面,随后用十七氟癸基三甲氧基硅烷对该表面进行改性,成功制备出具有优异油水分离特性的超疏水超亲油不锈钢滤网,并对其结构及性能进行了测试表征.结果表明:超疏水不锈钢网与水的接触角达到151°,...     

超疏水铝表面的一步法电化学制备及其耐蚀性能研究

金属材料的表面超疏水改性可以显著改善其耐腐蚀性能.为了制备超疏水铝合金表面,结合化学刻蚀与电化学氧化技术,采用一步法在铝表面构筑超疏水结构,研究了其中盐酸含量和氧化时间对铝电极表面结构和性能的影响.采用接触角测试仪表征了铝表面的疏水性能,利用扫描电镜和能谱仪分析了铝表面的微观形貌和化学组成.采用电化学阻抗谱和电化学噪声技术评价了改性铝电极在3.5％NaCl溶液中的耐蚀性能.结果表明:当盐酸浓度为0.015 mol/L,电压为2 V,氧化时间为20 min时,可在纯铝上制备得到接触角为155.8°、滚动角为3.1°的超疏水表面.电化学阻抗测试结果表明,电荷转移电阻由121 Ω·cm2增大至1 941 Ω·cm2,超疏水铝表面的保护效率高达93.8％.电化学噪声测试表明,铝电极表面的超疏水改性能够显著地减弱其在3.5％NaCl溶液中的局部腐蚀强度.     

超疏水性透明涂层的研究进展

超疏水性固体表面是指表面对水的接触角在150°以上,前进接触角和后退接触角的差＜10°的固体表面.超疏水性透明涂层具有自清洁的表面性能,在许多领域具有潜在的应用价值.本文就超疏水性透明涂层研究的理论发展和该领域近年来取得的一些重要研究成果进行评述,并扼要分析了该领域今后的发展方向.     

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。     

自修复超疏水抗菌织物的制备和性能研究

以自制纳米银为抗菌剂,无纺布为基材,采用传统的浸渍法制备抗菌织物。再采用浸渍法将自制的含氟聚倍半硅氧烷整理到无纺布上,制备出自修复超疏水抗菌织物。探究了浸渍时间和含氟聚倍半硅氧烷质量浓度对织物超疏水性能影响以及超疏水织物的自修复性、耐摩擦和抗菌性。结果表明,在含氟聚半倍硅氧烷溶液(5 mg/mL)中浸渍2 h,织物的接触角可达173.69°,具有良好的超疏水性;织物经4次氧等离子刻蚀与在温度25℃,湿度99%条件下修复循环后,织物表面的水接触角仍能达到168.99°;通过比浊法测试菌液的OD_(600)吸光值,含有抗菌织物的菌液OD_(600)值小于对照组菌液OD_(600)值,表明织物具有良好的抑菌效果;织物经过300次摩擦,织物表面的水接触角仍能达到169.89°,表明织物具有良好的耐摩擦性能。     

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。     

SiO2/凹凸棒土复合材料自修复超疏水涂层的制备与性能

在过去的几十年中,超疏水表面由于其特殊的性能而受到极为广泛的关注,但是在室外应用中,受环境中各种因素的影响,大多数超疏水表面很轻易会失去其超疏水性。采用简单的两步浸涂法制备得到一种表面坚固的可修复超疏水涂层。以聚硅氧烷与无水乙醇混合制得涂层底层;中性硅酮玻璃胶、纳米SiO2、微米级凹凸棒土(ATP)粉末以及聚硅氧烷共混制得涂层面层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对涂层的微观形貌、润湿性、分子结构进行表征。确定了中性硅酮玻璃胶的最佳用量,考察了涂层的耐磨性能、自清洁性能以及机械磨损与酸碱环境下的自修复性能。结果表明：中性硅酮玻璃胶添加量在质量分数为1wt%时涂层疏水能力最佳,水接触角达到153.5°±1.5°。在50 g砝码(1.03 kPa)下经过360 cm的机械磨损,涂层仍具备140°以上的水接触角。并且涂层在受到一定程度的机械磨损或是酸碱破坏后,都可以通过高温加热实现涂层超疏水性能的修复,此外涂层还具备一定的耐水稳定性以及优异的自清洁能力。