超疏水材料表面的制备

文章对仿生超疏水表面结构、超疏水表面材料的制备方法做了详实的综述。分别从植物、动物超疏水组织、仿生超疏水结构制备以及超疏水表面材料的制备的电仿技术、金属纳米结构法、模板法做了一一介绍。     

聚合物相分离技术在超疏水表面制备中的应用

具有超疏水表面的聚合物可应用于自清洁、抗结冰、抗黏附、防腐蚀和油水分离等诸多领域。随着研究的深入,超疏水材料的原理逐渐清晰,实用性研究越来越受到重视,简化制备工艺,降低原材料成本,延长使用寿命,提高表面的耐磨性、耐候性,成为超疏水材料获得应用的关键。在诸多超疏水表面制备方法中,聚合物相分离技术操作简单易行、原材料成本低廉,因此具备很高的应用潜力,是超疏水材料重要的应用方法。虽然相分离技术在超疏水表面制备中的应用由来已久,但针对这一技术的总结论述却相对较少,本文综述和归纳了通过聚合物相分离技术制备超疏水表面的方法,介绍了相关应用,并总结了超疏水材料在研究中存在的对耐环境性能重视不足、缺乏系统性评价方法等问题,认为聚合物相分离技术对提升超疏水材料的实用性意义重大。     

高聚物超疏水表面制备技术研究进展

综述了近年来高聚物超疏水表面制备技术的研究进展,重点介绍了模板法、刻蚀法和相分离法,简述了各种制备方法的优势与不足,并对高聚物超疏水表面制备技术的发展进行了展望。     

微纳米结构对聚合物超疏水表面润湿性的影响

对聚合物超疏水表面疏水原因的理论分析及其超疏水表面常用的制备方法进行了总结,并从热力学角度评述了关于超疏水状态的两种理论模型:Wenzel模型和Cassie模型,分析了微纳米结构对聚合物超疏水表面表观接触角的影响.     

利用分子动力学模拟研究化学刻蚀超疏水材料

介绍了一种制备超疏水表面的技术,该技术先通过硫酸刻蚀铝基底表面,然后使用硬脂酸进行低表面能处理,形成双层气垫结构,使铝基底表面具有超疏水性和抗腐蚀性能。实验结果表明,该方法可以制备出具有接触角高达151.2±1.5°和滚动角低至4.0±0.8°的超疏水表面。动力学模拟表明,硬脂酸分子的疏水端朝向水滴,亲水端朝向样品,形成一层分子膜,阻止了水分子的扩散。阻抗和极化测试结果显示,超疏水表面可以阻止腐蚀性阴离子在基体表面的扩散行为,提高金属的耐腐蚀性能。总之,该制备方法成本低、制备过程简单、制备时间短,具有实用性,有望在材料科学和工程领域广泛应用。     

超疏水表面制备技术的研究进展

对固体表面浸润性的基本理论及超疏水表面制备技术进行了概括,简单介绍了本研究小组最新研制的一种超疏水涂层材料制备技术。     

超亲水、超疏水表面的研究进展

概述了近年来超亲水、超疏水表面的发展历史,验证了近几年来该方向的研究成果。从超亲水表面制备、超疏水表面制备以及超亲水-超疏水可逆转换表面3个方面做了较为详尽的总结。要使这些特殊表面能够获得广泛的工业应用,还需要解决一些重要的技术问题。     

特殊润湿表面制备方法及表面形貌研究进展

特殊润湿表面的不同制备方法可以制备出各种形貌的超疏水/超亲水,或者两者兼顾的表面,从而引起表面润湿性,以及物理、化学稳定性等方面的差异.本文对超疏水、导向型超疏水、吸附型超疏水、超双疏以及超疏水-超亲水共存表面共4种类型润湿表面进行了总结,对采用化学刻蚀法、模板法、溶胶-凝胶法、诱导沉积法、层层自组装法、激光处理法、3...     

超疏水表面的影响因素与制备的研究进展

在结合外部环境的影响并充分考虑表面化学组成与表面微观结构的基础上,科学研究工作者们已经探究出超疏水性表面的制备方法,并成功制备出超疏水性能表面。伴随研究者们对超疏水性表面更加深入的研究,众多制备超疏水表面方法的不断出现,简单介绍影响表面润湿性的因素,归纳超疏水涂层表面的4种常用的制备方法,其中包括等立体法、激光刻蚀发、溶胶-凝胶法、气相沉积法等方法;并对超疏水将来的发展进行了展望。     

橡胶基超疏水表面的制备方法及研究进展

主要对硅橡胶基超疏水表面的研究进展及制备方法进行了综述,对其它橡胶基超疏水表面的制备也做了简单介绍,并对橡胶基超疏水表面未来的发展前景进行了展望。     

超疏水表面有滑移时的层流换热分析

在考虑速度滑移的前提下,对于圆管形微通道内温度边界层充分发展的恒热流量对流传热,推导了速度和温度分布表达式,并进一步得到对流传热系数和Nusselt数计算式。此外,还针对超疏水表面不同结构参数下的滞留空气层,提出了超疏水表面的有效导热模型,推导出超疏水表面不同结构参数下的热阻。最后将传热系数与超疏水表面热阻进行耦合,得出超疏水表面有效传热系数及其与超疏水表面结构参数的关系。计算结果表明:超疏水表面上流体的滑移使得管内温度更加均匀,传热系数或Nusselt数有所增加,恒热流条件下最多可以增加1.8倍;超疏水表面热阻随肋间距和肋高的增加而增大;超疏水表面的表观传热系数随肋间距或孔宽的增加而显著降低,随肋高或孔深的增加,表观传热系数也降低,其幅度与肋间距以及肋高与肋间距之比有关;各种结构参数条件下均存在表面滞留空气层的临界厚度,在此厚度以下表面有效传热系数不低于普通表面无滑移时的数值。因此,需要综合考虑超疏水表面的结构参数,包括肋高、肋间隙等,才能使超疏水表面有利于传热。     

Preparation and properties of a simple super-hydrophobic carbon fiber composite surface

Super-hydrophobic surface is widely used in waterproof, antifouling, and anticorrosion fields because of its unique wetting characteristics. However, the rough structure of super-hydrophobic surface is easily damaged in service, which leads to the loss of various properties, making it difficult to apply super-hydrophobic surface on a large scale in actual production. In this paper, epoxy resin was used as adhesive, mixed with hydrophobic silica particles and sprayed on the surface of carbon fiber composites. After curing, the surface of super-hydrophobic carbon fiber composites with contact angle of 158 ± 2° and sliding angle of 1 ± 0.5° was formed. The surface had excellent dynamic water repellent performance, and the droplets could bounce more than three times on the surface. Furthermore, the super-hydrophobic surface had excellent wear resistance and mechanical stability. After the friction damage test, the surface structure of the sample was slightly damaged. The amount of wear was small, and the surface was still in super-hydrophobic state. Through soaked in solutions with different pH values, the microstructure of the surface was not obviously damaged by corrosion, the contact angle of water droplets was greater than 155°. The preparation method of super-hydrophobic surface of carbon fiber composite proposed in this study is simple and rapid, and the prepared surface has excellent performance, the practical application of super-hydrophobic surface is promoted.     

仿生超疏水表面的制备与应用的研究进展

近些年,受自然界中具有超疏水性表面的动植物的启发,在结合外部环境的影响并充分考虑表面化学组成与表面微观结构的基础上,科学研究工作者们已经探究出超疏水性表面的制备方法,并成功制备出超疏水性能表面。伴随研究者们对超疏水性表面更加深入的研究,众多制备超疏水表面的方法不断出现,本文介绍了影响表面润湿性的因素,归纳超疏水涂层表面的6种常用的制备方法,其中包括等离子体法、刻蚀法、溶胶-凝胶法、沉积法、模板法、层-层自组装法等方法,以及超疏水表面在流体减阻、防积雪防冰冻、防腐蚀、油水分离等方面的应用情况;并对超疏水将来的发展进行了展望。应进一步研究力学性能的稳定性、被损的自修复能力等。     

耐久性超疏水表面研究进展

虽然超疏水表面因独特的性能而在国防、工农业生产及日常生活中有着广泛的应用前景,但其较差的力学耐久性却限制了其在实际中的使用。本文简要介绍了超疏水表面耐久性较差的原因和提高其耐久性的基本方法,然后从机械稳定性、耐油污性以及可修复性等方面对近年来耐久性超疏水表面制备技术取得的新成果进行了概述,并指出加强理论研究以设计出价格低廉、制备方法简单同时具备耐久的微观结构和耐久的低表面能物质的超疏水表面是超疏水表面研究的一个重要的发展方向。     

静电纺制备超疏水表面纤维膜的研究进展

简介经典的固体表面润湿性理论,阐明了实现超疏水性的两个必要条件：低表面能表面和微一纳米复合结构。综述了当前国内外静电纺丝制备超疏水纤维膜的最新研究进展及其应用前景。     

Robust super-hydrophobic ceramic coating on alumina with water and dirt repelling properties

Artificial super-hydrophobic surfaces are required for various applications. The super-hydrophobic surfaces are usually made by applying a low surface-energy organic coating on a highly textured substrate. A major problem with the as-created surfaces is their poor durability. This problem is even severer for the surfaces created by applying the organic coating on inorganic substrates. The present study reports for the first time the all-inorganic super-hydrophobic surface created by modifying the inorganic substrates with polymer-derived inorganic coating. A polydimethylsiloxane (PDMS) film was applied to an alumina substrate having flower-like hierarchal micro-nano surface texture, and then subjected to pyrolysis at 400°C in a nonoxidizing atmosphere. As a result, a Si_xC_yO_z ceramic coating with low-surface energy methyl groups was formed on the alumina substrate. The as-modified alumina exhibited super-hydrophobicity with a water contact angle of 170° and a sliding angle of 5°. The super-hydrophobicity was well retained after abrasion with sandpaper and exposure to boiling water and acidic solution. The super-hydrophobic alumina demonstrated desired water repelling and self-cleaning function. The method explored in this study could also be used for super-hydrophobic surface modification of other inorganic materials such as glass and metals.     

超疏水表面微通道内水的流动特性

在铝制微通道内壁上制造出超疏水表面,水滴在其表面上的接触角达到153°。对水在内径同为0.60 mm的超疏水微通道和超亲水微通道中流动的压降进行实验测定与对比,得出水在超疏水微通道内的流动阻力降有明显降低,降低的最大值可达25%。研究了水在超疏水微通道内的流动特性,发现水由层流向湍流转变发生在Reynolds数为2500左右,且在层流范围内fRe值基本保持不变。通过计算得出了不同流量下水在超疏水表面微通道壁面处的滑移速度和滑移长度,结果显示滑移速度和滑移长度均随流量的增大而增大。     

超疏水表面蒸汽及含不凝气蒸汽滴状冷凝传热实验分析

通过紫铜基表面上制备两种具有微纳米结构的超疏水表面以及相同化学修饰的光滑疏水表面,实验研究了各表面上空气环境下水的润湿特性以及在纯蒸汽、蒸汽-空气混合气体环境下,表面的滴状冷凝传热特性和冷凝液滴的运动和润湿特性。结果表明:纯蒸汽滴状冷凝条件下,超疏水表面的传热性能明显低于光滑疏水表面的传热性能;含低浓度不凝气蒸汽冷凝环境下,超疏水表面传热性能与光滑疏水表面相近;蒸汽冷凝环境中,超疏水表面上液滴的接触角明显低于其在空气条件下接触角,并且接触角滞后增大。分析得到,微纳米结构的存在使冷凝过程液滴的接触角滞后增大,微纳米结构中冷凝液滞留增加的壁面热阻等抑制了滴状冷凝传热性能;并提出了蒸汽及含不凝气蒸汽冷凝环境中液滴在超疏水表面上的润湿模式。     

Corrosion resistance and chemical stability of super-hydrophobic film deposited on magnesium alloy AZ31 by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition

A super-hydrophobic film was successfully deposited on magnesium alloy AZ31 by the microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition (MPECVD) process. The film surface showed a static water contact angle of more than 150°. The hydrophobicity and root mean square roughness of the film surface increased with an increase in deposition time. The anticorrosion resistance of the deposited film was estimated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements. The EIS measurements and appropriate equivalent circuit models revealed that the super-hydrophobic film considerably improved the anticorrosion resistant performance of magnesium alloy AZ31. The anticorrosion mechanism of the super-hydrophobic film was also considered. Moreover, the chemical stability of the super-hydrophobic film in acidic, neutral, and alkaline aqueous solutions was investigated. The super-hydrophobic film showed high chemical stability in acidic and neutral aqueous solutions.     

超疏水性表面上水滴移动的观察与解析

在微流体研究领域,为了开发低阻力的固-液界面材料,人们关注和研究水滴在超疏水性表面上的运动。在该项研究中,笔者使用超高速摄像技术观察在超疏水性表面上水滴的移动,考察材料表面与水滴的相互作用以及表面的物理和化学特性的影响。这一研究是为了实现超疏水性表面上水滴的可控运动而进行的基础研究。