氟化聚乙烯醇/SiO_2超疏水薄膜的制备及性能

以亲水性高分子聚乙烯醇(PVA)为基体,二氧化硅(SiO_2)纳米颗粒为无机填料,旋涂在玻璃表面后的PVA/SiO_2再经十七氟癸基三甲氧基硅烷(C_(13)H_(13)F_(17)O_3Si,FAS)修饰,制备了具有超疏水性能的PVA/SiO_2-FAS薄膜。考察了PVA与SiO_2复合的比例及FAS修饰对膜疏水性的影响。用傅里叶变换红外光谱、X射线能谱和扫描电子显微镜分别对超疏水表面进行了结构分析和形貌表征,用接触角测量仪观察了水滴在膜表面的润湿性。结果显示,当PVA/SiO_2体积比为1∶5时,氟化PVA/SiO_2膜表面具有较好的超疏水功能,静态接触角可达151.24°,滚动角约为4°。这主要是膜表面含有低表面能氟原子及具有纳米粗糙结构共同作用的结果。     

MB8镁合金疏水/超疏水表面制备与微摩擦特性研究

通过微弧氧化技术在MB8镁合金表面形成微细表面结构,再利用自组装方法在微弧氧化层表面制备1H,1H,2H,2H-全氟葵烷基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜。采用扫描电镜、表面粗糙度仪、X射线衍射仪、表面硬度仪、接触角测量仪和UMT-2型摩擦磨损试验机评价膜层形貌结构、力学特性、润湿性及其微摩擦学特性。结果显示,镁合金表面经微弧氧化处理和自组装分子膜修饰后,表面润湿性经历了由亲水到超亲水再到超疏水的转变过程。超疏水表面的获得是由微弧氧化处理得到的表面粗糙结构和低表面能物质自组装分子膜共同作用的结果。对试样进行摩擦磨损测试的结果显示,致密层和疏松层以及经自组装分子膜修饰后的膜层均具有比镁合金基底更好的抗磨性能;基于自组装技术制备的疏水、超疏水表面形成的边界润滑膜在一定载荷条件下均能有效地减少基底的摩擦系数,边界润滑膜失效后,基底表面特性占主导地位。     

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.     

溶胶-凝胶原位生长制备超疏水木材

采用溶胶-凝胶原位生长的方法制备超疏水木材,在木材表面形成一层纳米结构超疏水薄膜,水滴在木材表面接触角达到150.6°。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)分别对超疏水木材样品的物相组成、表面形貌及表面化学官能团进行检测,分析表明木材的超疏水性是表面纳米级突起粗糙结构和乙烯基疏水基团共同作用的结果。     

超疏水环氧树脂复合材料的制备

使用简单的高压喷射法,在环氧树脂复合材料基底上制备出了超疏水表面。通过扫描电子显微镜和接触角测试仪对超疏水环氧树脂复合材料表面的形貌和润湿性能进行表征和分析。研究结果表明:制备的PDMS/纳米SiO_2涂料中纳米SiO_2与液体PDMS重量比为4:13时,涂层表面超疏水性能较佳,涂层与水的接触角达到156±2°。     

用水热法制备超疏水性ZnO纳米棒薄膜

采用简单的水热法制备了超疏水性ZnO纳米棒薄膜,在用磁控溅射在Si(111)衬底上生长一层ZnO籽晶层的基础上,利用水热法制备了空间取向一致的ZnO纳米棒阵列,经修饰后由亲水性转变为超疏水性.用扫描电子显微镜、X射线衍射对样品表面和结构特征进行了表征,用接触角测量仪测出水滴在ZnO纳米棒薄膜表面的接触角为(160±1)°,滚动角为5°.     

基于不同粒径SiO2的疏水薄膜制备及其性能

以球状SiO2为原材料,采用层层组装法制备一级和二级微结构表面,通过SEM、接触角测量仪对其表面形貌与疏水性能进行表征,研究低表面能修饰、不同粒径、不同等级对其疏水性能的影响,并对其不同条件下的疏水稳定性进行研究。结果表明:经修饰后,薄膜都由亲水变为疏水;未修饰时,2μm和20 nm SiO2复合的二级微结构疏水性能高于2μm或20 nm一级微结构,修饰后也是如此,修饰后的二级微结构表面接触角为161.3°,滚动角为3.2°;二级微结构表面经240℃高温、紫外照射200 h仍能够保持良好的疏水性能。     

非晶型超疏水和超亲水TiO2薄膜的制备与表征

通过溶胶-凝胶法, 以载玻片为基底制得非晶型纳米TiO₂薄膜, 用SEM、 XPS、 XRD和接触角测量仪研究了薄膜的微观形貌、 表面元素、 晶型结构及薄膜的疏水性, 用Wenzel、 Cassie 理论对纳米TiO₂薄膜的润湿性进行了理论分析。结果表明, 经紫外光照射16 h后, 薄膜表面由超疏水性变为超亲水性, 接触角接近0°。薄膜表面合适的粗糙度和低表面能材料表面修饰的协同作用使其表现出良好的超疏水性。     

静电纺丝法制备超疏水氟硅改性纳米SiO_2/PET共混膜

利用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷对SiO_2纳米粒子进行表面改性,制备得到氟硅改性SiO_2纳米粒子(M-SiO_2),并将其与聚对苯二甲酸乙二酯(PET)共混后溶于六氟异丙醇(HFIP)溶剂中进行静电纺丝。采用接触角测量仪、扫描电镜和X射线光电子能谱研究了M-SiO_2/PET电纺膜的疏水性能、表面形貌以及化学组成。结果表明,静电纺丝法制备的M-SiO_2/PET共混电纺膜对水的接触角可高达155.2°,并且对水的滞后角仅为3.4°,即具有超疏水性能。     

水溶性含氟聚合物杂化纳米SiO2制备超疏水材料及性能

为了减少有毒有机溶剂的使用,制备环境友好的水溶性超疏水材料。采用自由基聚合合成水性环氧树脂聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯-无规-丙烯酸丁酯-无规-甲基丙烯酸羟乙酯(P(GMA-r-BA-r-HEMA)),经七氟丁酸(HFBA)与氨基纳米二氧化硅(SiO_2)杂化组装,以水为溶剂制备超疏水材料,在棉织物表面构筑超疏水表面。通过改变氨基纳米SiO_2的含量,探究棉织物的疏水性能和耐溶剂性能。研究结果表明,当接枝含氟量一定时,随着氨基纳米SiO_2含量的增加,超疏水处理棉织物的超疏水效果越好。经该超疏水材料浸渍改性的棉织物,有良好的疏液效果,水接触角为(150±2)°,耐久时间为83 min,具备很好的耐溶剂性,能耐受水洗涤、超声和NaCO_3溶液洗涤。     

MB8镁合金超疏水表面的制备和润湿性

通过激光加工在MB8镁合金表面构造具有规则结构的纹理,再制备1H,1H,2H,2H-全氟葵烷基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜,从而构建了MB8镁合金超疏水表面。用扫描电子显微镜和接触角测量仪观察和测量试样表面的形貌和润湿性。结果表明,激光加工在试样表面构造的粗糙结构和低表面能物质FDTS自组装分子膜使该试样具有超疏水性;经激光加工和沉积自组装分子膜后,MB8镁合金试样表面对水的接触角显著增大(达到150°以上)。将MB8镁合金超疏水表面加工成漂浮平台,承载能力的测试结果表明,超疏水平台的漂浮承载能力明显比非超疏水性平台的大,平台的承载能力与接触角的数值成正比。理论计算结果和"气垫"的存在表明,该超疏水表面符合Cassie-Baxter。状态模型,对接触角理论值与测量值的分析表明分级粗糙结构对超疏水表面构建有重要作用。     

CaCO3/SiO2复合粒子涂层的表面结构及其疏水性能研究

以机械高速搅拌法制备了具有草莓结构的CaCO₃/SiO₂复合粒子,并对其进行了表面修饰改性.利用聚硅氧烷的自组装功能,将制备的复合粒子与硅氧烷一起制备了具有“荷叶效应”的超疏水涂层,静态水接触角达169°,滚动角约为2°.通过扫描电镜观察涂层的表面微观形貌,发现该涂层具有微米-纳米相结合的双层粗糙结构.微米凸起的粒径在2～3μm左右,纳米凸起的粒径约为200nm左右,与荷叶具有类似的结构排布方式.通过原子力显微镜和接触角的测试,探讨了表面微观结构、涂层粗糙度和涂层疏水性能之间的关系.结果表明：复合粒子构成的非均相界面的水接触角符合Cassie模型.复合粒子赋予涂层的双微观粗糙结构与自组装成膜硅氧烷的低表面能的协同效应,使涂层具有了优良的超疏水性能.     

铜表面的纳米结构制备及其浸润性研究

通过水热法在铜表面成功制备了一层具有纳米机构的超亲水薄膜,其表面的接触角可达到6°。随后用氟硅烷对其表面进行修饰,使表面由超亲水变成了超疏水,接触角达到了156°,滚动角小于10°。用扫描电镜、接触角测量仪、X射线衍射仪等技术对超疏水表面进行了表征和分析。X射线衍射分析表明,铜表面的片状结构为氧化铜。扫描电镜对铜表面形貌观察显示,温度、反应时间对表面的形貌影响比较大。片状结构之间的空隙和低表面的修饰是导致超疏水性能的主要原因。将铜超疏水表面放在不同高度的水底一段时间,取出后对其接触角进行测量,结果发现超疏水性能消失,接触角变小。     

铝合金超疏水转化膜的制备与性能

通过超声辅助FeCl3/HCl混合溶液化学刻蚀、高锰酸钾钝化和超声沉积1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(PFCPS),在AA6061铝合金表面构建一层超疏水转化膜。采用场发射扫描电镜、接触角测试及红外光谱分别表征该超疏水转化膜的微观形貌、疏水性能和化学成分。结果表明:铝合金经超疏水处理后,不仅其水接触角可达到153°,且具有较好的自清洁性、抗酸碱侵蚀能力、耐摩擦能力和抗腐蚀能力。相较于传统的静置法,超声制备的超疏水铝合金表面不仅可改善PFCPS在Al基体表面自组装的均匀程度,而且提高其与铝合金基体的结合力,形成具有良好防护性能的超疏水保护层。     

钢铁表面超疏水膜的制备与表征

采用水热法结合氟硅烷修饰直接在钢铁表面制备超疏水膜。疏水膜的疏水性与钢铁基底的微纳米结构有重要关系。结果表明,以乙二胺为溶剂,经140℃水热反应4h和160℃水热反应5h,可以在钢铁表面制得具有次级网状结构的正八面体、花状等微纳米精细结构,再经氟硅烷修饰后表现出良好的超疏水性,与水滴的接触角分别达到156.49和165.31°。XRD的分析结果表明,该微纳米结构的主要成分是Fe3O4,它的形成一方面提供了制备超疏水表面所必须的微纳米精细结构,另一方面又为与氟硅烷发生反应生成牢固的薄膜创造了条件。电化学分析结果表明,超疏水膜层的存在显著降低了钢铁基底的腐蚀倾向。     

基于MOFs材料的超疏水复合涂层的制备及其对碳钢的防腐蚀研究

利用三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟代正辛基硅烷(POTS)对合成的配合物Cu-MOF和Zn-MOF进行疏水性修饰,制备出Cu-MOF/POTS、Zn-MOF/POTS材料,然后利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等方法对其进行结构表征,并对其进行疏水性能测试.结果表明,经POTS修饰后的Cu-MOF和Zn-MOF均从原来的亲水性转变为疏水性.将Cu-MOF/POTS、Zn-MOF/POTS作为防腐助剂添加到环氧树脂中制备出Cu-MOF/POTS/EP、Zn-MOF/POTS/EP复合涂层,它们表现出超疏水的效果,水接触角分别达到154.8°、153.1°,且涂层耐久性和耐水性试验均表明它们具有良好的耐久性能和耐水性能.将所制备的涂层浸在3.5％(质量分数)NaCl腐蚀溶液中进行电化学测试,极化曲线与电化学阻抗结果均表明Cu-MOF/POTS/EP、Zn-MOF/POTS/EP复合涂层对水分子和腐蚀介质起到协同阻隔和屏蔽作用,展现出很好的疏水和防腐蚀性能,防腐蚀效率分别达到90.06％、88.84％,能有效保护碳钢不受腐蚀,与扫描电镜分析结果相符.     

长效稳定的超疏水氧化铝表面的制备与性能

通过在载玻片表面涂覆一层由溶胶-凝胶法制备的氧化铝溶胶,再经过一定的热处理、沸水处理和表面修饰等工艺,得到了一种超疏水性氧化铝表面。利用接触角测试和扫描电子显微镜观测等技术对薄膜的制备过程、表面形貌和微观结构、润湿性能及其稳定性等进行了考察。结果表明:所制得的氧化铝薄膜由多孔的花瓣状粗糙结构和疏水长链单分子层构成,从而赋予该薄膜具有超疏水特性。而且,所制备的薄膜在空气中放置一年后,其表面仍然保持超疏水特性,表明该薄膜的超疏水特性十分稳定。同时,该薄膜在较宽的pH值范围内,其表面都呈现出十分强的疏水特性,如当水滴的pH值在1-11范围内时,薄膜表面接触角均在146°以上;而当水滴的pH值达到13.8时,其接触角显著降低。     

CaCO3/SiO2复合粒子涂层的表面结构及其疏水性能研究

以机械高速搅拌法制备了具有草莓结构的CaCO₃/SiO₂复合粒子,并对其进行了表面修饰改性.利用聚硅氧烷的自组装功能,将制备的复合粒子与硅氧烷一起制备了具有“荷叶效应”的超疏水涂层,静态水接触角达169°,滚动角约为2°.通过扫描电镜观察涂层的表面微观形貌,发现该涂层具有微米-纳米相结合的双层粗糙结构.微米凸起的粒径在2～3μm左右,纳米凸起的粒径约为200nm左右,与荷叶具有类似的结构排布方式.通过原子力显微镜和接触角的测试,探讨了表面微观结构、涂层粗糙度和涂层疏水性能之间的关系.结果表明：复合粒子构成的非均相界面的水接触角符合Cassie模型.复合粒子赋予涂层的双微观粗糙结构与自组装成膜硅氧烷的低表面能的协同效应,使涂层具有了优良的超疏水性能.     

纳米CaCO3/TiO2复合粒子制备超疏水膜

采用溶胶-凝胶法,用γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲基氧硅烷和油酸修饰纳米CaCO3/TiO2复合粒子,制备具有类似荷叶表面形貌的超疏水涂层。结合扫描电镜、红外光谱、热重和示差扫描量热仪对复合粒子进行表征。结果表明,纳米TiO2粒子物理复合在纳米CaCO3表面,复合粒子经修饰后引入了疏水性的甲基,形成纳米复合双重粗糙结构,使所制备的涂层表现出优良的超疏水性能,其中接触角为162.1°,滚动角7°。     

具有不同黏附力Al-Mg-Si合金超疏水表面的制备与表征

基于位错刻蚀理论利用溶液浸泡处理A1-Mg-Si合金在其表面形成微观粗糙表面结构,采用自组装技术在此表面制备FDTS自组装分子膜.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和表面粗糙度仪对试样表面形貌进行了表征;采用接触角测量仪对试样表面接触角进行了测量.结果表明,试样经溶液浸泡处理和沉积自组装分子膜后,其表面润湿性实现了由亲水到超亲水再到超疏水的转变;改变溶液浸泡时间得到具有不同微观结构的表面,沉积自组装分子膜后得到的超疏水表面具有不同的滚动接触角,其表面黏附力具有明显差异.分析认为,超疏水表面的获得是溶液浸泡处理得到的粗糙表面结构和低表面能物质FDTS自组装分子膜共同作用的结果;表面黏附力的差异是试样表面微观形貌的不同造成水滴在其表面所处状态的差异引发的.