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。     

建筑用16Mn钢超疏水膜层的制备及耐蚀性研究

为提高建筑用16Mn钢的耐蚀性,采用磷化处理、铈盐钝化再经过硬脂酸修饰在16Mn钢表面制备出超疏水膜层。表征了膜层微观形貌和成分,并测试了表面粗糙度、水滴接触角和耐蚀性。结果表明:铈盐钝化、硬脂酸修饰后磷化膜的微观形貌、成分和表面粗糙度存在差异,导致表面润湿性和耐蚀性不同。只是通过增加表面粗糙度的方式无法制备出超疏水膜层,膜层呈亲水性或超疏水性与其耐蚀性之间存在关联性。钝化-修饰磷化膜表面水滴接触角达到150.7°,表现出超疏水性还具有良好的耐蚀性,能有效抑制16Mn钢腐蚀从而提高其耐蚀性。原因是钝化-修饰磷化膜表面形成微纳米粗糙结构,有利于俘获空气形成气垫,对腐蚀介质具有较好的阻隔作用,有效抑制腐蚀并降低腐蚀程度。     

建筑用16Mn钢超疏水膜层的制备及耐蚀性研究

为提高建筑用16Mn钢的耐蚀性,采用磷化处理、铈盐钝化再经过硬脂酸修饰在16Mn钢表面制备出超疏水膜层。表征了膜层微观形貌和成分,并测试了表面粗糙度、水滴接触角和耐蚀性。结果表明:铈盐钝化、硬脂酸修饰后磷化膜的微观形貌、成分和表面粗糙度存在差异,导致表面润湿性和耐蚀性不同。只是通过增加表面粗糙度的方式无法制备出超疏水膜层,膜层呈亲水性或超疏水性与其耐蚀性之间存在关联性。钝化-修饰磷化膜表面水滴接触角达到150.7°,表现出超疏水性还具有良好的耐蚀性,能有效抑制16Mn钢腐蚀从而提高其耐蚀性。原因是钝化-修饰磷化膜表面形成微纳米粗糙结构,有利于俘获空气形成气垫,对腐蚀介质具有较好的阻隔作用,有效抑制腐蚀并降低腐蚀程度。     

太阳能利用透光表面超疏水增透膜研究进展

透明超疏水性表面可以阻挡大气尘埃附着,减少表面反射率,提高透光率。超疏水增透膜与传统增透膜相比,具有自清洁性、低反射率和高透光性等优势。本文对增透膜和超疏水表面的基本原理进行了介绍,对比了近年来超疏水增透膜的4种制备方法（沉积法、刻蚀法、自组装法和溶胶-凝胶法）的优缺点,说明了高透光性和低反射率的超疏水表面研究进展。最后对超疏水性增透涂料的潜在应用前景进行了展望,改善超疏水增透膜的耐久性和开发适用于各种应用场合的超疏水增透膜将是未来研究的重点。     

微纳结构超疏水表面的制备及应用研究进展

在自然界中,如莲叶、水燕等,由于其独特的微纳结构及低表面能特性,表现出优异的超疏水性能,构筑具有仿生性质的超疏水材料,并在其中发挥着重要作用。介绍了近年来超疏水材料领域取得的一些成果,综述了模板法、激光刻蚀法、等离子体处理法、静电纺丝技术、电化学腐蚀、相分离法等多种方法的研究进展,还介绍了超疏水材料在自清洁、防结冰、油水分离、抗腐蚀和减阻等方面的应用。最后,对超疏水表面的制备和应用做了总结,探讨了制备超疏水表面的未来方向。     

铜基超疏水表面防覆冰/抗霜冻特性分析

超疏水表面具有良好的防覆冰性能,有望改善低温条件下设备和设施的可靠性。本文采用氨气腐蚀法,制备具有微纳结构的铜表面,通过低表面能氟硅烷修饰后,金属铜表面表现出超疏水特性,其水接触角可达152.1°。利用电镜扫描、接触角测量、结冰和结霜实验分别对超疏水铜表面的表面结构、湿润性能和防覆冰性能进行研究。结果表明,超疏水表面的防覆冰/抗霜冻性能不仅与表面的粗糙度有关,还受液滴在固体表面的湿润状态的影响。当液滴在具有微-纳米结构的超疏水表面处于Cassie状态时,液滴与金属表面的接触面积小,液滴结冰速率较慢,金属表面同时具有较好的防覆冰和抗结霜性;而当液滴在金属疏水表面处于Wenzel状态时,霜晶与固体表面的接触面积增加,加快霜层的生长,金属表面的抗结霜性明显降低。     

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...     

防覆冰超疏水涂料的研究与进展

介绍了常用的防覆冰技术(涂撒防结冰剂、机械除冰、热力除冰、自然被动除冰和其他除冰技术),综述了防覆冰原理、超疏水表面和防覆冰超疏水性涂层(纳米复合材料等超疏水涂料)的研究进展。最后对防覆冰超疏水性涂层的制备进行了概括,并对其应用前景进行了展望。     

超疏水铜网的制备及其油水分离应用

通过简单方法制备稳定可进行油水分离的超疏水铜网。将β-巯基乙醇与三氟乙酸酐通过条件温和的酯化反应合成三氟乙酸巯基乙酯,通过一步浸泡法将其修饰到铜网表面,成功制备出超疏水超亲油铜网。按照参数重要性,分别探究了溶液配比、酯化反应温度、修饰时间等对铜网超疏水性能的影响。通过SEM、静态接触角测量仪对制备的超疏水铜网表面形貌、接触角进行表征,最终得出溶液配比为3:1(三氟乙酸酐:β-巯基乙醇),反应温度40℃,修饰时间10 h的最佳条件。制得铜网具有微纳米复合结构,与水接触角达到152.8°;基于制备的超疏水铜网,组装了油水分离装置,对铜网的油水分离效果进行了测试。结果表明,油水分离效率达到98.5%。     

面向陶瓷表面自清洁和防覆冰应用的耐候性石墨烯超疏水涂层制备

超疏水涂层应用广泛，尤其在解决陶瓷表面自清洁、防覆冰等方面具有重要的应用价值。本文采用石墨烯与甲基硅树脂为主要原料制备超疏水涂料，结合喷涂和热处理技术在陶瓷基体表面制备了石墨烯超疏水涂层。实验对该涂层的显微结构和基团组成进行测试分析，探究了石墨烯超疏水涂层的自清洁性能和防覆冰功能，并通过长期户外实验，考察涂层的耐候性。结果表明：当甲基硅树脂溶液添加量为150μL、热处理温度为200℃时，制备的石墨烯涂层具备最佳的超疏水性能。采用该超疏水涂层修饰的陶瓷表面，具备优异的自清洁和防覆冰功能，以及长期户外耐候性。     

超疏水表面:从制备方法到功能应用

回顾了近年来超疏水表面的研究进展,综述了超疏水表面的制备方法,尤其是近两年来较新的制备技术,阐述了粗糙形貌的制备方法及低表面能物质的修饰技术.此外,还介绍了新型功能性超疏水表面的研究应用状况以及超疏水表面的发展方向和应用前景.     

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。     

疏水SiO2气凝胶的制备及应用研究进展

介绍了SiO2气凝胶的特性,阐述了疏水性SiO2气凝胶的制备方法,综述了气相氧化法、表面后处理法、原位法等制备疏水性SiO2气凝胶的原理和方法,简述了疏水SiO2气凝胶在热学、光学、化学(吸附和催化)及医学等领域的应用现状,最后展望了疏水性SiO2气凝胶的发展和应用前景,其在隔热、超疏水功能纺织材料上的应用也具有较好的发展前景.     

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.     

超疏水性涂层的研究进展

简述了超疏水性表面的基本原理,分别从低表面能材料和涂层表面微细粗糙结构的构建两个方面,对超疏水性涂层的制备技术和最新成果进行了概括,并展望了其应用前景。     

金属基底超疏水表面制备技术发展及滴状冷凝强化传热应用展望

蒸汽冷凝过程在石油化工领域有着广泛的应用,滴状冷凝传热模式相比于传统的膜状冷凝方式其传热系数与传热效率大大提高,可作为节约能源和高效利用资源的重要手段。随着金属基底超疏水表面制备技术的发展,蒸汽滴状冷凝研究的不断深入,为滴状冷凝强化传热在工业上应用提供了理论依据和制备方法。介绍了近年来金属基底超疏水表面制备技术发展,评述各方法的特点,提出滴状冷凝强化传热工业化应用所面临的问题。     

Preparation of super-hydrophobic surface on biodegradable polymer by transcribing microscopic pattern of water-repellent leaf

Super-hydrophobic surface has been prepared onto biodegradable polymer by a combination of transcribing microscopic structure of a water-repellent leaf and a chemical treatment. An aroid leaf has been chosen for the preparation of the super-hydrophobic surface since the leaf has concavity microscopic structure, which is easy to handle for a material use. The microscopic pattern was transcribed onto poly(ε-caprolactone) (PCL) sheet by using replica method, then it was further treated by soaking in a mixture of acetone/methanol solution. The resultant PCL having the microscopic concavity pattern showed high water contact angle of 148° and also showed antibacterial property for filamentous fungi.     

管道内多巴胺超疏水涂层的制备

超疏水涂层在表面自清洁、流体减阻、防雾防冰冻和微流控等领域具有巨大的应用潜力,而工程应用中圆管内表面超疏水涂层微结构的调控具有一定的挑战性。利用电化学沉积法,在不同的剪切应力下将聚多巴胺 （PDA） 涂层制备到不锈钢圆筒内壁,并将正十二硫醇（NDM）修饰到PDA表面,进而制备出PDA/NDM超疏水涂层。采用场发射扫描电镜（SEM）、接触角测试仪（CA）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射测试仪（XRD）进行分析和表征。结果表明PDA沉积过程可分为两个阶段,第一阶段为溶液中的PDA颗粒在不锈钢基底上面团聚;第二阶段以PDA颗粒团聚体为基础,PDA进行原位生长,并且生长过程受到剪切应力的控制。不同剪切应力最终生长的形貌有所不同,当剪切应力为1.85 mPa时,涂层表面呈“珊瑚状”小球,粒径大小约15~24 μm;而当剪切应力为7.41 mPa时,涂层表面呈“片状”结构,粒径大小约1~4 μm。所制备出PDA/NDM涂层润湿角均大于150°,属于超疏水,且涂层具有良好的化学稳定性、耐热性、耐磨性以及耐腐蚀性。本工作对圆管内表面涂层的制备和表面纳微结构的调控具有一定的指导意义。     

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。     

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。