一种绝缘子超疏水防覆冰涂层的制备及研究

基于"荷叶效应",研究了在低表面能的疏水材料表面上构建微米-纳米双重粗糙结构以实现超疏水性的技术路线,开发出一种制备绝缘子超疏水涂层的工艺,用此种工艺制备的超疏水涂层表面呈现出"荷叶效应",扫描电镜发现,这种涂层表面有了荷叶的微纳米二元复合粗糙结构,其水滴静态接触角可以达到(160±0.5)°。通过覆冰试验中与涂覆RTV涂层以及没有涂层的绝缘子覆冰结果的对比可以发现,此种绝缘子超疏水涂层在覆冰初期能明显延缓绝缘子表面的覆冰进程,不易形成连续的冰膜。     

岩石结构面两级形貌剪切特性研究

岩石结构面表面形貌由宏观起伏体(一级)和表面微凸体(二级)两级形貌共同组成，剪切过程中各级形貌的剪切特性不尽相同。结合三维激光扫描技术、3D打印技术和模拟材料批量制作了模型结构面，开展了不同法向应力条件下的直剪试验。试验结果表明：相同法向应力条件下，二级形貌剪切磨损接近总体形貌，且大于一级形貌；不同法向应力条件下，剪切前后两级粗糙参数平均变化率随法向应力增加而逐渐增加，其中一级粗糙参数平均变化率ηI为1.99%～4.03%，二级粗糙参数平均变化率η_Π为5.97%～8.16%；进一步基于“余弦相似性”原理计算余弦夹角以评价剪切前后结构面形貌相似性，发现二级形貌余弦夹角波动最大，一级形貌余弦夹角与总体形貌余弦夹角较接近，验证了二级形貌的剪损特性和一级形貌的剪胀特性。上述研究可为结构面抗剪强度的评价提供参考意义。     

岩石结构面形貌分级方法及两级粗糙特性研究

岩石结构面三维形貌是影响剪切力学特性的主要因素,针对不同采样间距下结构面形貌的变化特征,提出基于界限采样间距的形貌分级方法,获取表面宏观起伏分量和微凸体的两级粗糙参数,进一步研究4种天然岩石结构面两级粗糙参数的尺寸效应和间距效应特性。结果表明:小采样间距下结构面总粗糙参数与二级粗糙参数相近,大采样间距下结构面总粗糙参数与一级粗糙参数相近,验证了利用采样间距进行结构面形貌分级的可行性;一级粗糙参数存在较明显的负尺寸效应,二级粗糙参数尺寸效应不明显,体现了结构面粗糙度尺寸效应主要由一级粗糙参数反映。通过两级粗糙参数的几何机制分析表明,宏观起伏分量较微凸体具有的大起伏波长是造成两级粗糙参数存在尺寸效应与间距效应的关键因素;通过模型剪切试验的力学分析发现,两级形貌在剪切过程中的不同阶段粗糙值贡献不同,结构面抗剪强度研究应综合考虑不同尺度下的两级粗糙特征。     

一种绝缘子超疏水防覆冰涂层长期覆冰效果的机理分析

基于Wenzel、Cassie模型以及粗糙结构理论进一步探讨了文献[1]提出的超疏水涂层长期覆冰过程中的防冰效果以及覆冰机理,提出涂层表面产生最初的分散的覆冰颗粒的部分区域处于单重柱结构和Wenzel状态,随着覆冰时间的增长,覆冰重量及摩擦力导致此部分区域超疏水性能的破坏,使得最初产生的冰晶稳固化,冰晶不断捕获水滴,延伸、拉长和变厚,形成长期覆冰后的覆冰形貌。在此基础上,提出了改进涂层粗糙结构构建工艺的思路,为超疏水涂层研发人员提供工艺思路上的启发。     

超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响

由于混凝土具有多孔特性易吸收水分,导致其抗冻耐久性较差。采用新型超疏水材料涂层可以改善混凝土的冻融破坏,提高其抗冻性能。采用水解缩合反应制备了纳米SiO_2颗粒,通过氟硅烷氟化法得到了超疏水溶液。随后通过水冻试验和盐冻试验测试了超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响。结果表明,超疏水材料涂层可以提升混凝土表面抗冻能力,防止水分向混凝土内部侵入,但不适用于未引气混凝土。因此,应对混凝土同时进行引气与超疏水涂层处理,以改善其内部孔隙结构,提升表面的疏水性能和抗冻性能。     

颗粒材料受压力学特性研究

颗粒材料具有非均质性、非连续性及随机性等内在的独特性质,其力学特性与颗粒的大小、排布、堆积高度、表面的粗糙程度以及加载速度等因素均有密切关系。本文通过室内实验,研究了堆积高度、加载速度等因素对颗粒材料自组织现象的影响。     

超疏水自清洁涂料制备及应用研究

构建表面微/纳米微观结构和降低表面能是制备超疏水自清洁表面的基本方法,但现有的表面超疏水化处理技术存在污染大、基底材料局限和费用高昂等缺点。为克服上述缺点,文章采用氟硅烷修饰二氧化钛纳米颗粒来制备可用于各种基底材料的超疏水涂料。该涂料可通过喷、刷、浸润等方式覆盖在各种材料表面(如玻璃、金属、织物、海绵等),从而使基底材料获得超疏水自清洁功能。该涂层在大厦外墙玻璃自清洁、大面积海面溢油回收等领域的应用价值较大。     

人工砂在防水砂浆中的应用研究

主要介绍利用正交试验法研究硫铝酸盐水泥防水砂浆的制备工艺对其性能的影响,研究结果表明:在人工砂颗粒级配、掺合料掺量和纤维素醚掺量三因素中,影响防水砂浆抗压强度和抗渗性的主要因素为人工砂颗粒级配,本试验较优的组合为A3B3C2,1d和28d抗压强度分别达到22.8MPa和34.1MPa。7d抗渗压强能达2.4MPa以上而仍未透水,远超普通水泥防水砂浆28d抗渗压强达1.5MPa的国标要求。     

高强度建筑疏水材料的制备及其应用

采用环氧树脂为基础涂层,以纳米氧化铝构造粗糙度,然后以聚二甲基硅氧烷为低表面能物质对Al_2O_3/环氧树脂超疏水涂层进行浸涂,制备Al_2O_3/环氧树脂超疏水涂层;探讨Al_2O_3/环氧树脂超疏水涂层的耐热老化稳定性、耐酸碱性、耐溶剂性、冻融稳定性和机械稳定性,用Cassie理论对表面的润湿性讲行分析。结果表明:所制备的Al_2O_3/环氧树脂超疏水涂层水接触角达到156.7°,滚动角为4.9°;该超疏水涂层在经过高温、强酸、强碱溶液和有机溶剂处理后均能保持超疏水性,此外,该超疏水涂层也具有优异的机械性能,在经过水冲、刀划、胶带剥离和水煮30个摩擦循环后仍具有超疏水性。     

彩色超疏水纳米纤维膜的制备与研究

为提高超疏水表面的实用性,使用静电纺丝方法制备了含有有机染料的聚偏氟乙烯纳米纤维膜。分别研究了偶氮黄、偶氮红、酞菁蓝和酞菁绿/聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜的表面微观形貌与水滴接触角随染料含量的变化规律。由于纳米纤维结构与珠状结构共同作用,增大了纤维膜的表面粗糙度,在与聚偏氟乙烯和染料的疏水性质协同影响下,其对应的水滴接触角可分别达到155.0°、155.0°、153.0°和155.0°。除单色纳米纤维膜外,通过增加喷头的方法可一步制备多色超疏水膜。所获得的纳米纤维膜不但具有化学与物理稳定性,同时对牛奶等日常液体具有高度疏液性。