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。     

电火花线切割制备超疏水多孔钛及其油水分离的应用

利用电火花线切割的方法制备具有双尺度结构的超疏水多孔钛表面,用于实现油水混合物的分离。以多孔钛为基材,通过电火花线切割的方法在表面加工出阵列微沟槽结构,该表面经过全氟癸基三乙氧基硅烷的低表面能修饰后,制得超疏水多孔钛表面。利用接触角测试仪和电子显微镜等手段对超疏水多孔钛表面进行润湿性测量和形貌特征的分析,利用油水分离器测试超疏水多孔钛的油水分离能力。制备的超疏水多孔钛表面的接触角为162.6°,滚动角为0.5°,表现出低的粘附性。在油水分离试验中,超疏水多孔钛对于不同的油水混合物的分离率超过98%,耐压性测试发现该表面具有较好的耐压性能。化学稳定性测试和耐腐蚀性测试表明,超疏水多孔钛比基材具有更好的化学稳定性和耐腐蚀性。     

铝基体超疏水表面的抗结冰结霜效果分析

增加接触角是提高表面抗结冰结霜能力的重要方法.借助电化学加工和氟化处理获得铝基体超疏水表面,该表面具有二元微纳米复合结构,干燥时水滴在其上的接触角为160°,滚动角小于5°,处于Cassie-Baxter状态.在自制的半导体制冷台上,观测冷表面温度为-5.2 ℃时,铝基体超疏水表面的结霜过程,并将其与普通铝表面进行了对比,发现铝基体超疏水表面的四周边缘处先出现霜晶并逐渐蔓延到整个表面,与普通铝表面相比具有显著的抗结冰结霜性能.最后对铝基体超疏水表面的边缘效应和抗结冰结霜机理进行了分析.     

铝基体超疏水表面结冰结霜特性研究

采用中性电解液,通过电化学加工技术及氟化处理方法制备出铝基体超疏水表面,接触角达160°,滚动角小于5°,并在其上进行了结冰和结霜研究.在不同实验条件下研究超疏水表面的形貌、霜高随时间的变化,并与相同条件下的普通铝表面、吸水性表面进行了对比.结果表明,该超疏水表面经过50多次结霜、除霜后,仍具有很好的超疏水性能,表现出良好的重复性和耐久性;与普通铝表面相比,铝基体超疏水表面具有明显的抗结冰结霜性能,霜晶先出现在四周边缘处并逐渐蔓延到中间,但抑霜能力随着冷表面温度的降低而减小;与吸水性表面相比,超疏水表面在抗结冰结霜的同时能有效抑制表面质量的增加.     

工业纯钛表面高能喷丸对仿生矿化合成羟基磷灰石涂层的影响

将表面抛光和高能喷丸处理的工业纯钛在5mol/L NaOH溶液中处理后,在模拟体液(SBF)中矿化生成羟基磷灰石(HAP)涂层.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)和红外光谱仪(FT-IR)分析了涂层表面形貌和成分,探讨了表面高能喷丸工艺对钛基体及涂层的影响.结果表明,通过仿生矿化法,生成了钙磷比为1.30的碳酸化的HAP涂层;与抛光钛相比,高能喷丸工艺增加了钛基体的表面化学反应活性,从而加快了钛基体上HAP沉积速度;增加了表面粗糙度,提高了涂层与基体的结合力.     

矿井水过流表面超疏水涂层的制备及其阻垢机理研究

在矿井水淡化过程中,因其水质的硬度较高,导致设备、管道表面结垢,影响制水的效率,提高制水成本.通过喷涂法在不锈钢316基体表面制备超疏水涂层,开展CaCO3结垢对比试验研究,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析样品表面的结垢物成分,发现无超疏水涂层表面CaCO3的形态为少量菱形晶体与典型的方解石,有超疏水涂层的316不锈钢表面的形态为针状和花状文石,质地松软;并首次通过成核理论,分析超疏水涂层的阻垢机理,确定超疏水涂层的成核功;同时研究温度、流速对CaCO3结垢性能的影响,开展动态、静态对比试验发现,当流速一定时,温度越高CaCO3结垢速率越大,当温度一定时,流速越大CaCO3结垢速率越小.该方法在矿井水过流表面的阻垢、自清洁方面展现出了良好的应用前景.     

聚四氟乙烯/室温硫化硅橡胶复合超疏水涂层的制备及其机械稳定性研究

将聚四氟乙烯(PTFE)颗粒均匀撒播在室温硫化硅橡胶(RTV)前驱体溶液表面,制得表面镶嵌有PTFE颗粒的PTFE/RTV复合材料超疏水表面,其接触角为158.3°,滚动角为5.3°。PTFE/RTV复合材料表面镶嵌的PTFE颗粒不但降低了RTV基体的表面能,同时增加了RTV表面的粗糙度,二者结合产生超疏水性,并赋予表面自清洁性和抗污性能。机械稳定性测试发现PTFE/RTV复合材料超疏水表面经10次摩擦实验后超疏水性仍能维持,表现出优异的机械稳定性。     

金属基体超疏水表面抗凝露抗结霜特性的研究进展

本文综述了近几年金属基体超疏水表面抗凝露抗结霜特性的研究进展。总结了金属基体超疏水表面抗凝露抗结霜特性的实验研究,指出微纳米复合结构和纳米结构超疏水表面都有抗凝露抗结霜性能,但两者性能优劣并无定论。关于超疏水表面抗凝露抗结霜的机理,部分研究者认为是超疏水表面凝结水形成有较大能量势垒,另一部分研究者认为纳米结构超疏水表面液体自迁移现象对其抗凝露抗结霜有重要的影响。目前,超疏水表面与空气换热的研究还不够充分,这方面的深入研究能够为超疏水表面应用到微通道换热器中提供理论基础。     

Ni3S2微纳米结构超疏水表面的制备及耐蚀性能

随着表面科学和仿生学的迅速发展,超疏水材料的制备和研究已成为当下研究的热点,其性能优异,具有十分广阔的应用前景。本工作采用水热反应法在泡沫镍基体上直接生长Ni_3S_2微纳米复合结构,经过十四酸修饰后获得性能优良的超疏水表面。实验探究了水热反应温度和反应时间对水滴在超疏水表面接触角的影响。研究发现,水热反应温度为180℃、反应时间为6 h的条件下获得的水热反应层表面的水滴接触角达到最大值160. 28°。采用扫描电子显微镜观察超疏水试样表面的微观结构,发现在基体表面生长了一层交错排列的锥状结构。利用X射线衍射仪和能谱仪对水热反应层表面进行物相及表面化学成分分析发现,与泡沫镍基体相比,水热反应层表面除了存在Ni相外还形成了新的Ni_3S_2相。对获得的超疏水试样进行性能测试,发现利用该方法制备的超疏水材料具有良好的耐酸碱性和耐电化学腐蚀特性。     

金属锌表面超疏水薄膜的制备及其摩擦学性能

通过简单两步法在金属锌表面构筑超疏水薄膜, 锌片首先经N,N-二甲基甲酰胺(DMF)处理在表面构筑微纳结构薄膜, 然后在表面覆盖硬脂酸薄膜以实现超疏水. 采用扫描电子显微镜, 傅里叶红外光谱仪和接触角测量仪等手段表征了超疏水表面的形成机制和表面形貌, 并利用微纳米摩擦磨损试验机研究了超疏水薄膜的减摩耐磨特性. 研究结果发现, 在锌表面形成了一层纳米棒状结构的超疏水薄膜, 水的接触角可达155^o. 超疏水薄膜具有明显的减摩和耐磨特性, 这可归因于DMF处理导致的表面微织构化效应以及脂肪酸自组装薄膜的纳米润滑效应.