HTMS改性SiO2减反膜的制备和耐环境稳定性研究

本文将正硅酸乙酯（TEOS）做前驱体, 氨水（NH3?H2O）做催化剂制备碱性SiO2溶胶,通过十六烷基三甲氧基硅烷（HTMS）修饰SiO2颗粒来 “钝化”SiO2颗粒,最终获得HTMS改性SiO2溶胶。然后采用提拉法在BK7玻璃表面制备HTMS改性氧化硅薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、UV-Vis-NIR分光光度计、Film Wizard膜系设计软件和扫描电子显微镜（SEM）等表征方法对薄膜表面结构、光学性能、耐环境稳定性做了研究。结果表明：经过HTMS改性后的薄膜有高透过率和优异的耐环境稳定性,其透过率在峰值可达～99.8%,在90%RH湿度环境下经过两个月时间后,薄膜的峰值透过率仅仅下降了0.3%,改性后其耐环境稳定性得到较大提高。     

酸碱复合催化溶胶-凝胶法制备 SiO2减反膜及膜性能研究

采用酸催化法、碱催化法和酸碱复合催化法制备了SiO2溶胶,进而制得SiO2减反膜。表征了薄膜的表面形貌,测定了薄膜的透射率和硬度。结果表明,不同催化溶胶制得的膜层在表面形貌、减反效果和薄膜硬度等方面存在明显差异:酸催化得到的薄膜,孔隙率和透过率最低,但硬度和抗划伤性最好;碱催化得到的薄膜,孔隙率和透过率最高,但硬度和抗划伤性最差;酸碱复合催化得到的薄膜,孔隙率、透过率、硬度和抗划伤性能介于以上二者之间,性能与酸碱复合催化溶胶的制备工艺密切相关。     

SiO2空心球闭孔减反膜的制备及性能研究

目的 在获得光伏/光热用SiO2减反膜高透过率的同时,提高其抗划伤性能和耐候性。方法 以聚丙烯酸（PAA, Mw~3000）为模板制备具有核壳结构的SiO2,离心水洗去除PAA模板,形成SiO2空心球,接着将空心球分散于无水乙醇中形成溶胶,然后将该溶胶与酸催化溶胶混合,形成复合溶胶,最后经浸渍提拉成膜、烧结后,在载玻片上制得SiO2空心球闭孔减反膜。用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）分别表征了空心球的微观结构和减反膜的表面形貌,利用紫外-可见分光光度计测试了减反膜的透过率,采用铅笔硬度测试和耐湿热测试（HAST）试验,分别检测了减反膜的抗划伤性能和耐候性。结果 TEM测试结果显示,制备的SiO2空心球结构完整,壁厚均匀。SEM图显示减反膜表面平坦。当SiO2空心球溶胶与酸催化溶胶的用量比例为9∶1时,减反膜透过率的峰值为98.1%,抗划伤硬度为5 H,经HAST试验后,其透过率为初始值的98.1%。结论 用离心水洗法去除PAA模板制备的空心球比烧结去除模板法的空心占比高,与酸催化溶胶混合后制得的SiO2空心球减反膜空隙率高、折射率低,从而其透过率得到提高。同时,减反膜闭孔结构使其表面致密平整,比开孔结构减反膜具有更高的抗划伤性能和耐候性,在户外太阳能光伏/光热玻璃表面减反方面具有重要的应用价值。     

TMOS硅源一步法制备SiO2气凝胶微结构与光散射率的关系研究

采用溶胶凝胶法,以正硅酸甲脂(tetramethyl orthosilicate,TMOS)为硅源、甲醇为溶剂,利用碱催化“一步法”,结合乙醇超临界干燥制备了密度分别是95、110、135和165mg/cm₃的SiO₂气凝胶。运用小角X射线散射(small-angle X-ray scattering,SAXS)分析SiO₂气凝胶的微结构,并测量各密度样品635nm波长的90°方向光散射率,针对不同密度样品分别研究了光散射率与微结构的关系。研究表明：随着初始溶剂用量的增加,密度(r)、质量分形维数(Dm)随之减少,而初级粒子(a)与次级粒子(d)尺寸在增大,这可能是在初始溶剂用量增加情况下,因为原料TMOS初始浓度降低,导致相分离方式由成核主导向生长主导转变;此外分别从初级粒子、次级粒子的角度考虑,对散射率进行分析得出635nm光与气凝胶的相互作用主要是与次级粒子结构的不相干Rayleigh散射,且光散射的数值与二级结构内的体分形维数、初级粒子尺寸,次级粒子尺寸均有关。     

网孔结构La2Sn2O7粉体的制备及其在Ag-电接触材料的制备及性能研究

以五水四氯化锡和硝酸镧为原料,采用化学共沉淀法在烧结温度920℃条件下合成了锡酸镧粉体。通过高能球磨法+成型烧结工艺制得Ag-La₂Sn₂O₇电接触复合材料。重点考察了胶凝剂浓度、烧结工艺对La₂Sn₂O₇粉体形貌及物相的影响,并对Ag- La₂Sn₂O₇电接触材料的物理性能进行了分析。研究结果表明：以碳酸氢铵为胶凝剂,于烧结温度920℃,2h条件下获得具有网孔结构的La₂Sn₂O₇粉体;于成型压力1200MPa,烧结温度900℃,6h条件下制得的Ag-La₂Sn₂O₇电接触材料表现出较佳的电阻率和硬度值。经过热挤压工艺,Ag-La₂Sn₂O₇电接触材料发生了大塑性变形,颗粒在热挤压过程中发生流动变形,形成类纤维状结构的排列分布状态,表现出更低的电阻率。     

多孔ZrO2-8 wt% Y2O3涂层的制备及性能

航空发动机的效率与转动叶片和机匣之间的间隙密切相关。为了控制转子和静子之间的间隙,需要在机匣表面制备可磨耗的封严涂层。在发动机的高温端,ZrO₂-8wt% Y₂O₃涂层是经常采用的封严涂层基体。涂层中的孔隙可以增加涂层的可磨耗性。本文利用聚苯酯(PHB)增加等离子喷涂的ZrO₂-8 wt% Y₂O₃涂层的孔隙率。为了避免聚苯酯在等离子喷涂过程中的烧损,利用溶胶-凝胶法在聚苯酯颗粒表面沉积一层TiO₂层。文中将讨论采用此方法制成的涂层的形态、孔隙率、硬度和可磨耗性。结果表明,在喷涂粉末中混合包覆型的聚苯酯后,涂层的孔隙率将会得到提升,涂层硬度将会下降。磨耗试验的结果表明涂层的磨耗深度随着涂层孔隙率的增加而增加。     

常压化学气相沉积SiO2涂层的制备及其性能研究

    以正硅酸乙酯(TEOS)为源物质,空气为载气和稀释气,采用常压化学气相沉积法(APCVD)在HP40钢表面制备了SiO₂涂层.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能量色散能谱仪、D＼MAX-C型X射线衍射仪、显微硬度仪等,研究了SiO₂涂层的组织结构、表面形貌、物相组成和显微硬度;并用热震实验法和剥离实验法研究了涂层与HP40基体的结合强度.结果表明,所制备的SiO₂涂层厚度约为1 μm,由细小颗粒组成,颗粒比较均匀、大部分颗粒的粒径均在1 μm以下;涂层无明显孔隙,与基体的结合强度较高;其显微硬度明显高于HP40基体.     

SiON/SiO2复合膜层对太阳能电池阵板间电缆的表面改性及其耐空间环境性能

在空间站工作的太阳电池阵板间电缆上下表面为聚酰亚胺薄膜,在低轨运行时会受到原子氧的强烈侵蚀,需要采取措施对其进行保护。采用射频磁控溅射法在电缆表面制备了颗粒尺寸均匀、排列致密的SiO₂膜层。通过表征空间环境试验前后样品发现由于电缆表面的凸起颗粒等缺陷无法完全被SiO₂膜层覆盖,导致原子氧会对缺陷位置产生侵蚀作用。采用全氢聚硅氮烷溶液对板间电缆基底进行表面改性处理,制备的聚硅氧氮烷涂层（SiON）可以有效地覆盖电缆基底表面的凸起颗粒等缺陷,使得其上溅射的SiO₂膜层表面光滑平整。经原子氧暴露试验,SiON/SiO₂层内部没有受到其侵蚀作用,可以防止原子氧对电缆基底的破坏。经多次冷热循环试验,SiON/SiO₂复合膜层仍然具备良好的结构特性与结合性能。     

TiO2超疏水膜的制备及影响因素

采用溶胶-凝胶法于金属基片上制备了TiO2膜,经表面修饰低表面能物质1H,1H,2H,2H-十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)后,呈现良好的超疏水性能,通过实验优化确定了最佳实验条件,得到最佳TiO2超疏水表面,其与水的接触角达到173.7°。并研究了聚乙二醇(PEG)含量、TiO2纳米粒子含量和烧结温度和时间对超疏水性能的影响。     

Fe3O4/SiO2/Bi2WO6磁性复合光催化剂的制备及其光催化性能

钨酸铋(Bi₂WO₆),结构最简单的Aurivillius相化合物,是近期受到研究者关注的新型光催化材料。然而,光催化剂粉末在反应介质中难被回收,工业化应用成本较高。本文用三步方法合成了可回收的Fe₃O₄/SiO₂/Bi₂WO₆磁性复合光催化剂,通过溶剂热法合成具有磁性的Fe₃O₄,用溶胶凝胶法在Fe₃O₄表面覆盖SiO₂层,后将磁性颗粒与Bi₂WO₆纳米片相结合。光催化剂的形貌结构及性能通过XRD、SEM、PL、UV-vis进行表征测试。结果表明,直径约500 nm的Fe₃O₄微球附着在边长约500 nm的Bi₂WO₆纳米片的表面,SiO₂在两者之间起到了粘连作用。光催化剂Fe₃O₄/SiO₂/Bi₂WO₆对于罗丹明B的光降解活性较好,且有一定磁性,可以通过外加磁场将其从溶液中分离,有较大的应用潜力。     

KH560改性纳米硅溶胶对苯丙涂层性能的影响

目的提高硅溶胶-苯丙复合涂层的综合性能,为有机-无机复合涂层的应用提供一定的参考意义。方法采用水浴加热机械搅拌/超声分散法,用KH560对硅溶胶进行表面改性,并将改性前后的硅溶胶与苯丙乳液共混,制备了含改性前后硅溶胶15%、30%、45%(质量分数,全文同)的硅溶胶-苯丙复合涂层。用红外光谱仪证实改性成功。用紫外/可见/近红外分光光度计、力学性能测试仪、扫描电子显微镜对改性前后硅溶胶-苯丙复合涂层综合性能及微观结构进行表征。结果含有改性后硅溶胶的复合涂层综合性能得到明显提高,当改性硅溶胶掺量为30%时,复合涂层综合性能最好,此时复合涂层磨耗值为0.078 g,附着力为1级,抗冲击性为62 mm,拉伸强度为4.74 MPa,断裂伸长率为215.90%,附着力、抗冲击性、拉伸强度和断裂伸长率分别比相同掺量下未改性硅溶胶复合涂层提高1级、6 mm、0.59 MPa和10.34%。结论 KH560可成功地对硅溶胶进行表面改性,将改性后的硅溶胶替代未改性的硅溶胶可提高硅溶胶-苯丙复合涂层的综合性能,实际应用时改性硅溶胶掺量以30%为宜。     

SiO2气凝胶隔热涂层织物的制备及性能研究

目的提高织物的隔热效果及抗紫外性能。方法以SiO2气凝胶和TiO2为功能粒子,采用聚丙烯酸酯、聚氨酯类粘合剂,在棉织物上制备涂层,研究功能粒子和粘合剂用量对涂层织物隔热效果的影响。结果当涂层剂中粘合剂和去离子水质量比为2∶8,气凝胶加入量为粘合剂和去离子水总质量的10%时,涂层织物的隔热性能最好,较原织物显著提高。此外,SiO2气凝胶-TiO2复合涂层的隔热性能也颇为优异。织物涂覆涂层后,与原织物相比,断裂强力基本不变,撕破强力略有下降,白度提高,抗紫外性能提高,摩擦牢度好。结论采用SiO2气凝胶、TiO2作为功能粒子对织物进行涂层涂覆,其隔热性能显著提高。     

High transmittance and superhydrophilicity of porous TiO2/SiO2 bi-layer films without UV irradiation

In order to obtain the TiO₂ films with high transmittance and superhydrophilicity without UV irradiation, porous TiO₂/SiO₂ bi-layer films were prepared by spin coated SiO₂ sol and TiO₂ sol including polyethylene glycol 2000 (PEG 2000) onto glass and subsequent calcination at 550 °C. Meanwhile, factors that affect the TiO₂/SiO₂ bi-layer films transmittance and superhydrophilicity were investigated in details by observing their surface morphologies and measuring their water contact angles (WCAs), spreading time and transmittances. The results indicated that the as-prepared TiO₂/SiO₂ bi-layer film showed superhydrophilicity without UV irradiation when 0.5 wt.% PEG 2000 was added in TiO₂ sol. At the same time, its maximum transmittance was as high as 92.3%. The spreading time was only about 0.16 s. More importantly, the resultant film had an excellent stability of the superhydrophilic property.     

纳米颗粒增强TiO_2涂层的制备及其防污性能

为提高二氧化钛涂层的防污性能,采用KH-550硅烷改性锐钛矿型TiO_2颗粒,并充分分散于二氧化钛凝胶涂层中。通过降解亚甲基蓝溶液、细菌贴附试验、藻类贴附试验,分别评价了涂层的光催化性能、抗菌性能及抗藻类附着性能,并利用激光共聚焦显微镜及扫描电子显微镜对藻类在涂层表面的附着情况进行分析。结果表明,添加TiO_2纳米颗粒涂层的防污性能较未添加TiO_2纳米颗粒涂层有较大程度的提高。添加粒径为5~10 nm TiO_2颗粒的二氧化钛涂层对小球藻、三角褐指藻及小新月菱形藻的附着降低率分别达到了92.1%、71.5%和62.1%,相较于纯二氧化钛涂层对3种藻类的附着降低率分别提高了29.7%、68.4%和43.5%。TiO_2颗粒的加入可以有效地提高涂层的光催化性能,光催化使得涂层具有亲水、抗菌及自清洁的性能进而有利于提高涂层的防污性能。     

Mixed SiO2-TiO2 (1:1) sol-gel films on mild steel substrates: Sol composition and thermal treatment effects

Mixed SiO₂-TiO₂ (1:1) sol-gel films have been deposited on mild steel substrates by spin coating. Different sol compositions have been realised and all of them have produced transparent and electrically non conductive films except in the case of high acidic sol. Special attention has been paid on the thermal treatment (in air) of those films. Evolution of the microstructure of the films with thermal treatment have been characterised by scanning electron microscopy (SEM), glancing incidence X-ray diffraction (GIXD), atomic force microscopy (AFM) and X-ray reflectometry (XRR). Electrical insulating behaviour and micro-hardness evolution have been evaluated. In order to avoid the creation and the diffusion of the oxide substrate layer leading to the destruction of the sol-gel films, the main parameter to control is then the couple time/temperature of the thermal treatment.     

TiB2涂层的制备及其应用研究进展

二硼化钛(TiB₂)作为金属硼化物中密度最小硬度最高的化合物,是重要的现代陶瓷材料之一。它不仅具有传统陶瓷材料所具备的高熔点、高硬度以及良好的化学稳定性,还具有传统陶瓷材料所不具备的优良导电性能。因此TiB₂陶瓷不仅可以用于耐磨材料以及真空镀铝用蒸发舟材料,更是成为硬质刀具、电解铝惰性阴极以及空天飞行器热障防护等领域重要的防护涂层材料之一。本文结合国内外研究现状,重点介绍了TiB₂陶瓷涂层的气相沉积法、电化学沉积法、热喷涂法、表面熔覆法、电火花沉积法和溶胶凝胶法等制备方法的特点及适用领域,总结了其在关键领域的重要应用,并对其未来的研究方向和发展前景进行了展望。     

包覆量对铝酸锶复合包覆效果的影响

目的对铝酸锶进行复合包覆处理,以提高荧光粉的抗水解性能。方法采用液相水解法在铝酸锶表面包覆SiO2/Al2O3膜,并对膜层进行耐水性、发光性能测试及形貌分析,研究包覆量对包覆效果的影响。结果包覆量对包膜效果有着重要的影响。包覆量太低,荧光粉的耐水性能受到限制,很容易发生水解;包覆量太高,会影响荧光粉的发光性能,发光亮度降低。结论要想得到包膜效果较好的产品,SiO2和Al2O3占铝酸锶的质量百分比最好控制在5%左右。