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.     

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%。     

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°。     

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。     

AZ31镁合金基Cu-MOF-SA超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

腐蚀是影响镁及其合金大规模应用的关键技术难题之一,因可有效隔离金属基底与腐蚀介质的直接接触,从而降低腐蚀速率,制备超疏水表面成为提高镁合金耐蚀性的有效途径。通过一步电沉积方法,在AZ31镁合金基底上成功制备了铜-金属有机骨架-硬脂酸(Cu-MOF-SA)超疏水膜,并对超疏水膜的耐腐蚀性、化学稳定性和耐热性进行了综合研究。结果表明,表面的水接触角可达158°,超疏水膜覆盖的试样在3.5%NaCl溶液中表现出良好的耐腐蚀性能,相比AZ31镁合金基底,其腐蚀电位正移了0.24 V,腐蚀电流密度降低了1个数量级。在pH值为1～14的溶液中浸润24 h后,超疏水膜的水接触角仍可达135°以上,浸泡在pH=1的溶液24 h的超疏水膜的腐蚀电位比AZ31镁合金基底高0.21 V。在20～90℃空气中保温24 h后,超疏水膜的水接触角仍保持在154°以上,80℃下保温24 h后其腐蚀电位比AZ31镁合金基底的高0.22 V,腐蚀电流密度比AZ31镁合金基底的小1个数量级。结果表明,本研究制备的Cu-MOF-SA疏水膜具有良好的超疏水性和耐腐蚀性。     

PVDF/SiO2/PDMS涂层超疏水纺织品性能

目的 针对普通纺织品材料防水性和防污性较差的问题,制备具有自清洁功能的超疏水涂层纺织品,并研究其性能.方法 以涤纶织物为基材,通过非溶剂诱导相分离法,使用聚偏氟乙烯和疏水纳米二氧化硅复合液在纺织品表面构筑微纳粗糙结构,采用聚二甲基硅氧烷对其进行疏水化处理,获得自清洁超疏水涂层纺织品.采用扫描电子显微镜、X射线能量散射光谱和视频光学接触角测量仪等对其结构和性能进行表征,并通过机械摩擦、洗涤、酸/碱/盐溶液浸渍和紫外光照等方法对其表面超疏水稳定性进行考察.结果 当聚偏氟乙烯质量分数为2％,疏水纳米二氧化硅质量分数为0.4％,聚二甲基硅氧烷质量分数为1％时,制备的纺织品的表面接触角可达(162.2°±0.8°),滚动角达(2.0°±0.4°),具有优异的超疏水自清洁效应;经72 h酸/碱/盐溶液浸渍、196 h紫外光照、2500次摩擦和120次家庭水洗后,其表面接触角仍大于150°,表现出优异的超疏水稳定性.结论 采用简便的非溶剂相分离法制备的涂层纺织品具有优异的自清洁性能,并且其超疏水性能具有机械耐久性和化学稳定性,有望应用于纺织材料包装领域.     

镁合金基底超疏水涂层的制备及其防污防腐性能研究

为延长镁合金的使用寿命,使用喷涂法在AZ31b镁合金基体上制备出稳定的超疏水涂层。首先在基体表面涂覆环氧树脂粘结层,向其喷涂微米SiO₂颗粒,以构建微米级框架,紧接着喷涂纳米聚四氟乙烯颗粒,以提供疏水性粒子。所制备的超疏水涂层接触角约为157.40°,滚动角仅为2°。试验结果表明：该超疏水涂层具有优异的化学与机械稳定性,良好的耐腐蚀性能以及自清洁、防污特性。     

纳米SiO2@超支化PDMS复合超疏水涂层的制备与性能调控

超疏水涂层在实际应用中受化学腐蚀、刮擦磨损等外界环境的影响,易造成涂层老化、开裂甚至脱落,造成涂层失效。因此,针对这一问题,设计出具备耐候性的自修复超疏水表面：以超支化聚二甲基硅氧烷为柔性基底和低表面能物质,引入纳米二氧化硅构筑表面粗糙结构,制备超疏水涂层。当SiO₂粒径为50 nm、固含量为30wt%时,得到了接触角为154.87°的超疏水涂层。经过5次胶带剥离试验,涂层表现出良好的机械稳定性。经历10次温差循环试验和24 h紫外光照射后,涂层表面接触角仍大于150°,表明涂层具有良好的耐候性。涂层经过80℃、2 h的热处理可修复划痕,表明该涂层具有一定的自修复功能。同时,Tafel及Nyquist测试结果表明,对基底进行超疏水处理可显著提高防腐性能,并且该涂层具有明显的自清洁效果。综上所述,本文所制备的纳米SiO₂@超支化聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合超疏水涂层具有自修复功能,为自修复超疏水涂层的开发提供了新的研究策略。     

铝基表面超疏水材料的制备工艺、效果及耐蚀性

超疏水表面在自清洁材料、腐蚀防护及微流体运输等领域有着广阔的应用前景,目前对金属超疏水表面的研究较少,且制备方法较复杂,不能大面积制备。分别采用喷砂、阳极氧化、喷砂-阳极氧化等方法在铝基体表面构造粗糙结构并对其进行修饰,制备了超疏水表面,通过SEM、接触角及滚动角测定、腐蚀速率测定等分析了超疏水表面的微观形貌、疏水性能和耐海水腐蚀性能。结果表明:喷砂-阳极氧化法制备的铝金属表面具有微米-纳米二级结构,经氟化处理后,与水的接触角达158°,滚动角为1.5°,疏水性能良好;超疏水表面材料的腐蚀速率比铝材低1个数量级。     

TiO_2/含氢硅油超疏水防腐涂层的制备及其性能研究

用硬脂酸在TiO_2表面引入疏水性甲基,将改性后TiO_2与含氢硅油(PMHS)杂合,在铝基底上形成超疏水涂层。采用X射线衍射仪、红外光谱、扫描电镜和接触角分析仪,表征涂层的表面形貌和疏水性。结果表明:TiO_2/PMHS复合涂层表面具有微/纳米双重粗糙结构,与水的静态接触角为155°,滚动角8°;采用极化曲线等电化学法对涂层防腐性能进行表征,结果表明其腐蚀电位从裸铝片的-926mV正移至-603mV,腐蚀电流密度从裸铝片的4.68×10-5 A/cm~2下降至6.60×10~(-6)A/cm~2,显示出良好的防腐性能。     

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...     

硬脂酸改性镁合金铈钒转化膜的制备与性能

采用硬脂酸对镁合金铈钒转化膜进行改性处理。利用扫描电镜、接触角测试仪、X射线能谱仪和红外光谱仪对改性膜层的微观结构、表面润湿性能以及化学组成进行分析,并通过防黏附和电化学实验研究膜层的自清洁行为以及耐腐蚀性能。结果表明:硬脂酸对铈钒转化膜的改性处理,不仅对转化膜的裂纹起到修补作用,并且通过接枝硬脂酸的疏水长链使改性膜层表面转化为超疏水性。8h常温浸泡后得到的改性膜层,表面接触角达154.6°,并表现出良好的自清洁性;耐腐蚀能力与原铈钒转化膜相比,膜层电阻R_(coat)提高25倍,自腐蚀电流密度i_(corr)降低2个数量级,其耐蚀性能得到显著提升。     

Preparation and characterization of self-cleaning stable superhydrophobic linear low-density polyethylene

Abstract

Porous superhydrophobic linear low-density polyethylene (LLDPE) surface was prepared by a simple method. Its water contact angle and sliding angle were 153±2° and 10°, respectively. After contamination, 99% of the contaminant particles were removed from the superhydrophobic LLDPE surface using artificial rain. The superhydrophobic LLDPE surface showed high stability in the pH range from 2 to 13. When LLDPE samples were stored in ambient environment for one month, their water contact angle and sliding angle remained constant. Their superhydrophobic property was also maintained after annealing in the temperature range 10–90 °C.     

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。     

镁合金超疏水环氧复合涂层的制备与性能EI北大核心CSCD

传统的超疏水表面的制备过程比较复杂,机械稳定性差,这严重制约了超疏水表面的实际应用。采用“黏合剂+纳米粒子”的方法,在镁合金表面制备一种无氟、持久稳定的超疏水环氧复合涂层。接触角测试结果表明,复合涂层的接触角最高可达160.2°,且在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡30天后,接触角仍然高达103°;EIS结果表明,在5个加速老化循环周期后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)仍高于10^(9)Ω·cm^(2),展现出优异的耐盐雾性能和耐蚀性能;摩擦磨损实验结果显示,在19.6 N的载荷下机械摩擦8 h后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)高达1.84×10^(9)Ω·cm^(2)。通过“空气垫”的屏障作用,复合涂层能够为镁合金提供高效且持久的腐蚀防护,“黏合剂+纳米粒子”策略为超疏水涂层的制备提供了新的思路。     

Fabrication of superhydrophobic and oleophobic zinc coating on steel surface

In this work, a simple method, including electrodeposition and chemical modification, for fabrication of a superhydrophobic and oleophobic coating on steel substrate is reported. The surface morphology of this coating showed concave structure, and the contact angles of water and glycerol on this coating surface were about 153.57° and 149.32°, respectively. In addition, the water droplet was easy to roll on this coating surface, and the sliding angle was smaller than 10°. The contact angle of the water/ethanol droplet with different surface tension, from 56 to 36?mN?m^?1, was also >130° on this coating surface, indicating this as superhydrophobic and oleophobic coating surface with good lyophobicity. Moreover, this coating surface had excellent non-sticking property for the water droplet under a certain external pressure, self-cleaning property and long-term stability.     

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。     

电沉积法制备低碳钢超疏水表面及其耐蚀性能

电沉积法制备超疏水表面优势明显,但施加电压较高。采用一步快速电沉积法在低碳钢表面制备超疏水膜,测试了超疏水膜的接触角、形貌,通过动电位极化曲线研究了超疏水膜在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能,优选了超疏水膜的制备工艺。结果表明:超疏水膜最佳制备工艺条件为电解液组成0.20mol/L硬脂酸+0.1%HCl,电沉积电压8V,电沉积时间16h;最优工艺所制备的超疏水膜接触角达到了153°,在3.5%NaCl溶液中的缓蚀效率高达99.1%。