溶胶在材料表面防护方面的应用

溶胶凝胶技术作为19世纪发展起来的新型技术手段,以其独特的优势在化学工业、生物医药、表面防护、材料制备等领域都占有一席之地。综述了单组分及复合组分溶胶在材料表面防护领域的应用,重点从溶胶的制备、膜层形成方法及其作用特点等方面进行总结。最后对溶胶-凝胶薄膜的发展方向进行了展望。     

Sol-gel法制备铁电陶瓷厚膜的研究

综述了基于Sol-gel技术的铁电陶瓷厚膜的制备方法.分别从溶胶、热处理工艺和成膜技术等3个方面详述了粉末溶胶法、添加有机物溶胶法等改进的溶胶法,一步烧结法、快速成膜法等改进的热处理工艺法以及界面聚合术等新型的成膜技术,讨论了这些制备陶瓷厚膜方法的优缺点,并对基于Sol-gel技术陶瓷厚膜的制备这一研究领域进行了展望.     

Sol-gel法制备耐蚀涂层的技术及应用

Sol-gel法制备耐蚀涂层对提高基材的化学耐久性、防止氧化、控制腐蚀有显著的效果,有望完全替代传统材料表面腐蚀控制处理使用的毒性物质铬酸盐处理工艺,可以减轻对环境的污染,是一项可持续发展的表面处理技术.为了阐述该项技术的工艺方法及特点,综述了Sol-gel法制备技术在不同的金属基体--不锈钢、铝合金和铜合金表面中的应用现状和最新研究进展.分析了采用Sol-gel法制备耐蚀涂层可以有效地阻止腐蚀介质对基体金属材料的破坏,延长材料在实际应用环境中的使用寿命等方面的作用原理,从理论上对Sol-gel耐蚀涂层的形成机制和耐蚀机理进行了初步讨论,并对Sol-gel技术的应用前景作一简要展望.     

用溶胶-凝胶法制备保护涂层的研究进展

溶胶-凝胶(Sol-gel)法用于金属及合金表面制备保护涂层可明显提高材料在各种环境下的耐蚀性、抗高温氧化性、耐磨性等性能,从而扩大金属及其合金的应用范围.介绍了Sol-gel涂层的制备技术、涂覆工艺以及涂层热处理的一般原理及特点,总结了该技术制备保护涂层的应用现状及最新研究进展,讨论了制备单组分氧化物涂层如ZrO2涂层、SiO2涂层、CeO2涂层、Al2O3涂层、TiO2涂层,双组分氧化物涂层如ZrO2-CeO2涂层、SiO2-ZrO2涂层以及多组分氧化物涂层的制备方法及涂层对基体材料的保护作用,并对其保护机理进行了初步探讨.     

溶胶-凝胶技术制备光化学杂化材料

溶胶 -凝胶技术是制备有机 -无机杂化材料的重要手段 ,在光致变色、光纤传感和发光等光化学杂化材料制备方面应用前景广阔。提高光致变色染料的稳定性、制备溶胶 -凝胶光纤及降低杂化材料羟基含量是目前的研究重点。     

变形铝合金表面覆层改性技术的发展状况

对变形铝合金表面覆层改性的方法(包括热喷涂、转化膜、涂装、电化学方法、化学镀和气相沉积)进行了综述和展望,指出应该加强对变形铝合金构件的表面覆层技术尤其是溶胶-凝胶法、化学氧化法和微弧氧化法的开发.     

不连续金属薄膜制备工艺的研究进展

不连续金属薄膜在隐身方面具有特殊用途.阐述了溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备金属-介质复相薄膜的研究进展,重点介绍了金属-介质复相薄膜的诱导热处理工艺,最后讨论了制备不连续金属薄膜存在的问题.     

溶胶-凝胶法制备光学氧传感膜的研究进展

综述了溶胶-凝胶法制备光学氧传感膜在指示剂固定方法、指示剂种类选择以及基质改性方面的研究进展,展望了溶胶-凝胶法制备光学氧传感膜的发展趋势。     

采用表面凝胶化技术制备超疏水性涂膜

采用表面凝胶化技术制备了超疏水性涂膜.在醇溶性氟化聚合物溶液中,在水量不足的酸性条件下,掺杂聚四氟乙烯(PTFE),得到了杂化复合溶胶.涂敷后,以表面凝胶化技术为手段,在涂层表面形成了微米和纳米相结合的阶层结构膜.TEM和XPS证实了凝胶化只在膜表面发生,SEM和AFM观察到膜表面的形貌与天然荷叶表面极其相似.该方法制备的涂膜对水的接触角高达155°,并具有良好的力学性能,可用于制备超疏水性功能化膜材料.     

钛基体上氧化铝膜层的耐高温和耐腐蚀性能研究

钛材高温氧化严重,为了提高其使用性能,采用溶胶-凝胶法在钛合金材料表面制备了耐腐蚀性能优良的三氧化二铝膜层.通过700 ℃下氧化增重的测量、扫描电镜对涂层高温氧化前后表面形貌的观察以及其在3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线测量表明,带涂层的试样在700 ℃、20 h的增重仅有0.028 0 mg/cm2,无涂层的试样增重为1.005 2 mg/cm2;带涂层的试样ΔE=1 203.5 mV,裸露钛合金试样的ΔE=154.6 mV.在钛合金材料表面制备的氧化铝溶胶-凝胶膜层具有提高钛合金材料表面抗高温氧化和耐腐蚀性能的特点.     

SiCp/Al复合材料表面电镀Ni-P合金的工艺研究

在高体积分数SiCp/Al复合材料表面镀覆一层Ni-P合金可有效改善其可焊性.为在体积分数60%的SiCp/Al复合材料表面电镀一层Ni-P合金,采用正交试验对电镀工艺参数进行了优化,研究了电镀前预处理工艺,并考察了预处理对电镀层的影响.由正交试验获得了最佳硬度和最佳表面质量的工艺参数;采用SEM、EDS、X射线衍射仪和显微硬度计等对镀层进行表征.研究结果表明:P含量通过影响Ni-P的晶体结构,进而影响其性能,随着P含量(9.38%~15.4%)的增加,Ni-P的非晶态结构越明显,硬度在P含量11.4%时达到最大值723.3 HV;与SiCp/Al表面SiC相上的沉积相比,电沉积Ni-P在Al相上的初始沉积迅速,且长大速度快,导致镀层微观表面凹凸不平.经165℃活化热处理及化学镀18 min后,再电镀40 min,获得的镀层微观表面平整、厚12.90~14.79μm.说明经过优化工艺参数和预处理,可制备表面平整且结合良好的Ni-P电镀层.     

Advanced polymer-inorganic hybrid hard coatings utilizing in situ polymerization method

Hard coatings are frequently used to give plastics high scratch resistance. Coating hardness and adhesion to the substrate are considered to be key factors influencing scratch resistance, but it is difficult to produce coatings that have both properties. Hybridization of polymers and inorganic materials is a promising approach for solving this problem. We prepared polymer-silica hybrid coatings by using in situ polymerization to carry out radical polymerization of vinyl monomers in a sol-gel solution of alkoxysilanes, and measured the abrasion resistance of the coatings. However, the expected properties were not obtained because the sol-gel reaction did not perfectly proceed on the surface of the coatings under the N2 conditions. We found that curing the hybrid coatings by UV irradiation in air promoted the sol-gel reaction on the surface, resulting in coatings having excellent abrasion resistance.     

环境功能负离子涂料的制备及抗菌性能研究

采用溶胶-凝胶法以Na2SiO3为包覆剂成功地制备了分散性优良负离子粉体，通过不同的添加量，研制能够产生最大负离子浓度的功能涂料。进行了负离子涂料的抗菌性研究，实验结果表明负离子材料具有抗菌性，抗菌效果与涂料的负离子产生量、负离子材料粒径、涂料的距离密切相关，并从微观上对负离子杀菌进行了分析，验证了负离子的生物学效应。     

Sol-gel coating technology for the preparation of solid-phase microextraction fibers of enhanced thermal stability

A novel sol-gel method is described for the preparation of solid-phase microextraction (SPME) fibers. The protective polyimide coating was removed from a 1-cm end segment of a 200 μm o.d. fused-silica fiber, and the exposed outer surface was coated with a bonded sol-gel layer of poly(dimethylsiloxane) (PDMS). The chemistry behind this coating technique is presented. Efficient SPME-GC analyses of polycyclic aromatic hydrocarbons, alkanes, aniline derivatives, alcohols, and phenolic compounds in dilute aqueous solutions were achieved using sol-gel-coated PDMS fibers. The extracted analytes were transferred to a GC injector using an in-house-designed SPME syringe that also allowed for easy change of SPME fibers. Electron microscopy experiments suggested a porous structure for the sol-gel coating with a thickness of ～10 μm. The coating porosity provided higher surface area and allowed for the use of thinner coatings (compared with 100-μm-thick coatings for conventional SPME fibers) to achieve acceptable stationary-phase loadings and sample capacities. Enhanced surface area of sol-gel coatings, in turn, provided efficient analyte extraction rates from solution. Experimental results on thermal stability of sol-gel PDMS fibers were compared with those for commercial 100-μm PDMS fibers. Our findings suggest that sol-gel PDMS fibers possess significantly higher thermal stability (>320 °C) than conventionally coated PDMS fibers that often start bleeding at 200 °C. This is due, in part, to the strong chemical bonding between the sol-gel-generated organic-inorganic composite coating and the silica surface. Enhanced thermal stability allowed the use of higher injection port temperatures for efficient desorption of less-volatile analytes and should translate into extended range of analytes that can be handled by SPME-GC techniques. Experimental evidence is provided that supports the operational advantages of sol-gel coatings in SPME-GC analysis.     

等离子喷涂Al_2O_3-30%TiO_2微米/纳米复合涂层的结构与耐磨性能

采用溶胶-凝胶法合成了不同粒径的Al2O3-30%(质量分数)TiO2纳米复合粉体,用喷雾干燥法对合成粉体进行喷雾造粒,造粒后的粉体通过等离子喷涂制备Al2O3/TiO2复合涂层,最后对涂层结构和性能进行了表征。涂层结构和形貌分析表明制备的涂层具有微米/纳米复合结构,初始粉体粒径对涂层的结构和致密度影响很小;涂层摩擦学性能测试表明复合涂层的磨损率随初始粉体粒径的增大而减小,初始粉体粒径为100nm左右时,复合涂层的磨损率最低。复合涂层的磨损机制为裂纹扩展导致的磨损剥落。     

Cu对铝基化学镀Ni-Cu-P镀层耐蚀性能的影响

采用直接镀工艺,在铝基体上获得了化学镀N-P、Ni-Cu-P各种结构镀层.用X射线衍射分析了镀层结构;用SEM观察了各种结构镀层的表面形貌;测定了各种结构镀层的镀速和结合力;利用线性极化和阳极极化曲线分析了各种结构镀层的耐蚀性能.结果表明,利用直接化学镀工艺可以在铝基上获得结合力良好的镀层;通过控制络合剂的用量可以得到不同结构和不同铜含量的Ni-Cu-P镀层;当镀层达到一定厚度后,Cu元素可以显著提高镀层的耐蚀性能.     

Investigations on B-doped SiO2 thermal protective coatings by hybrid sol-gel method

This study first prepared B-doped SiO₂ coating by hybrid sol-gel method. SiO₂ coatings had been successfully used for thermal protection, but its toughness, oxidation resistance and cost are weak points. Hybrid sol-gel method could prepare ultra thin and low cost SiO₂ coatings on nickel alloys. And doping B could improve the coatings’ toughness and oxidation resistance. Thermogravimetry, differential thermal analysis and Fourier transform infrared spectroscopy were used to investigate the additives’ effect on coatings’ formations at different temperatures. X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray diffraction were used to investigate the coatings’ element distribution and phase. The results showed that B-doped SiO₂ thermal protective coatings could withstand 1050 °C, and Si-O-B bond was generated to improve the coatings’ toughness. A crystal mullite phase formed on the coatings’ surface at high temperature by thermal diffusion of Al, which significantly improved B-doped SiO₂ thermal protective coatings’ oxidation resistance.     

金属基表面Al2O3-SiO2涂层耐冲蚀性能的研究

结合炼钢转炉用风机因炉气而导致叶片磨蚀较快的实际情况，从改善叶片材料的角度出发，采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2涂层用在金属基体上进行试验。结果表明在含3％（质量分数）Si02磨粒的水介质中，单一三层的SiO2涂层、SiO2-Al2O3-SiO2涂层及混合溶胶制备的复合涂层的耐冲蚀性相近，均比单一三层的Al2O3涂层及A12O3-Sio2-Al2O3涂层好。混合溶胶制备的复合涂层在3％（质量分数）SiO2磨粒的酸性介质中表现出了良好的耐冲蚀性。     

溶胶-凝胶技术在抗菌包装中的研究进展

目的为溶胶-凝胶技术更好地应用在抗菌包装领域提供理论支撑。方法综述溶胶-凝胶技术及其改性方法制备抗菌包装材料的国内外研究进展,重点对共混和涂覆/吸附法制备抗菌包装材料进行总结。结果溶胶-凝胶技术应用于抗菌包装材料还需进一步研究,其制备材料的兼容性,涂层对材料性能的影响,以及潜在的安全性问题仍需解决。结论溶胶-凝胶技术作为一种制备活性包装的新方法,不仅可以制备出性能优良的抗菌材料,而且具有很大的发展潜力和市场价值。     

溶胶凝胶法在聚合物/无机纳米复合材料中的应用

本文对溶胶凝胶法在聚合物/无机纳米复合材料中的应用进行了综述.并对溶胶凝胶法在橡胶增强、光学仪器、功能化涂层以及其它领域中的应用进行了具体的讨论.指出溶胶凝胶过程工艺条件的优化以及分散介质范围的扩大将是溶胶凝胶法在聚合物/无机纳米复合材料中应用的发展方向.