透明超疏水玻璃表面的制备及性能研究

目的研究透明超疏水玻璃的制备及性能。方法以纳米二氧化硅和无水乙醇为原料制成半透明乳液,然后将乳液喷涂在玻璃表面,再通过接触角测试、透光率测试仪等手段对玻璃表面的性能进行研究。结果在玻璃基材表面构建了与水滴接触角高达158°±2°,滚动角低至1°的透明超疏水表面。当喷涂液中纳米二氧化硅的质量分数为1.5%时,获得的超疏水玻璃表面具有优异的防水性、抗污易清洁性和透明性。结论在玻璃基底上制备透明超疏水表面可以大大提高玻璃表面的防水、防污性,并使玻璃表面更易于清洁,有利于减少玻璃包装材料清洗时的用水量和洗涤剂用量,从而增强玻璃包装材料的生态环保效应。     

超疏水表面制备方法的比较

超疏水性是一种特殊的润湿性,它是指水滴与表面的静态接触角大于150°或者滑动角小于10°,其最初来源于"荷叶效应".本文对近几年关于超疏水理论和自然界中超疏水现象研究进行介绍,并对超疏水表面的制备方法及其应用进行综述.分别总结了基于模板法、涂覆法、刻蚀法的超疏水表面制备方案的优缺点及其改进措施,重点阐述超疏水表面在金属...     

可控润湿性的ZnO修饰不锈钢网的制备及其油水分离性能

为了制备出具有可控润湿性的不锈钢滤网,并根据其相关特性用于研究油水分离性能,本文通过水热法在不锈钢表面生长一层氧化锌,构造微纳米粗糙度,随后用不同链长的脂肪酸改性的方法,成功制备出具有可控润湿性的不锈钢滤网。采用接触角测量仪、FTIR、SEM及XRD等分别对样品的润湿性和表面形貌及成分进行分析,采用油水分离装置表征样品的油水分离效率及重复使用性。结果表明依据不同链长的脂肪酸改性的样品出现了从超亲水到超疏水的润湿性变化,范围为0°～158°,油始终保持在0°。油水分离效率在92%～98%,重复使用50次后,仍然具有油水分离的性能。因此,制备的不锈钢滤网具有优异的油水分离性能和良好的重复使用性能。     

可定制多孔玻璃表面的溶解制造策略（英文）

玻璃表面微纳结构的设计和制造在实现所需功能方面具有重要意义.然而,玻璃固有的硬度和脆性给传统制造方法带来了不便.因此,开发一种简单且可控的制造策略对于制备具备功能应用的微纳结构玻璃至关重要.在本文中,我们提出了一种创新方法,利用可溶性氯化钠颗粒作为前驱体模板,在玻璃表面上创建可定制的多孔结构.通过我们的先导成型策略,成功利用可溶性氯化钠颗粒的潜力作为前驱体模板,从而便于制造量身定制的多孔玻璃表面.通过调节这些颗粒的大小和组合,我们实现了对所得多孔玻璃的连续调控,范围从超亲水(1°)到超疏水(142°).值得注意的是,制备的多孔玻璃表面表现出显著的亲油性,展示了在油水分离和自清洁等多种应用方面的巨大潜力.最重要的是,即使经过了10次制造迭代,玻璃表面的疏水-亲油功能依然完好,凸显了我们策略的耐久性和可重复性.这种方法为实现玻璃的特殊功能提供了方便且具有成本效益的途径,为不同领域的进展铺平了道路.     

X90管线钢表面CuO超疏水涂层的制备和性能

用电沉积方法在X90管线钢表面制备Cu保护层,经水热反应及全氟辛酸修饰后制备出CuO超疏水涂层。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪和接触角测量仪等手段对涂层表面的相组成、微观形貌、化学成分及润湿性进行表征,研究了涂层的机械稳定性、防粘附性和耐腐蚀性。结果表明,具有疏水性的全氟辛酸成功嫁接到了由"花瓣"状CuO组成的微纳米混合结构上,使涂层表面与水滴的接触角约为161.24°,滚动角为3°左右;这种涂层表面表现出良好的机械稳定性、防粘附性和耐腐蚀性。     

电沉积工艺参数对纳米Al2O3／Ni复合镀层憎水性的影响

采用纳米复合电沉积技术，在纯铜和低碳钢两种金属基体表面制备了纳米Al2O3／Ni复合镀层。研究了电沉积工艺参数对纳米AAl2O3／Ni复合镀层表面憎水性（接触角）的影响。结果表明：铜基纳米复合镀层，随电流密度的增加，水滴在镀层表面形成的接触角减小；水滴在镀层表面形成的接触角随电沉积时间的延长先增大后减小。电流密度对水滴在钢基纳米复合镀层表面接触角的影响规律与对铜基纳米复合镀层表面接触角的影响规律相似，但变化趋势显著；电沉积时间的延长和镀液温度的提高对水滴在镀层表面接触角的影响不大。因此，适当控制电流密度等工艺参数，所制备的复合镀层表面的接触角较大，从而具有良好的憎水性。     

仿生超疏水聚丙烯/二氧化钛复合薄膜的构筑及性能研究

采用简便的相分离法制备出超疏水PP/TiO2复合薄膜。该复合薄膜表面与水的接触角为169°,滚动角小于4°。pH值为1~14的水溶液在其表面都具有很高的接触角,均大于160°。对其表面进行扫描电子显微镜分析可知,该薄膜具有类花瓣二元微纳米复合微观结构,这种结构可捕获空气,形成水与基底之间的气垫,对表面超疏水性的产生起到了关键作用。用Cassie理论对其表面超疏水进行分析,结果表明,约2.7%的面积是水滴和基体接触,而有约97.3%的面积是水滴和空气接触。     

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。     

钛表面微弧氧化结构和成分对其润湿性的影响

通过改变微弧氧化过程中的电压及电流在钛表面分别制备了羟基磷灰石(HA)和TiO_2涂层,为分析表面不同结构和成分对材料润湿性的影响,利用超声清洗制备了具有多孔结构的HA。结果表明:对于不同形貌的HA涂层,花瓣状结构HA的润湿性优于多孔结构,且HA的花瓣越大、致密性越高,其润湿性越好;而与多孔结构的TiO_2相比,HA涂层的接触角更小,润湿性更好。     

基于二硫键的三重刺激响应可控润湿性表面的构建

合成了一种双-[3-（三甲氧基硅）丙基]-二硫化物（TPDS）,并将其接枝到具有优异光热转化能力的聚多巴胺改性表面（PDA-Glass）,获得了二硫键功能化表面（2S-PDA-Glass）。利用X射线光电子能谱仪对该表面进行了表征,采用水接触角测定仪表征了2S-PDA-Glass在980 nm近红外光、365 nm紫外光及50℃温度刺激下可控润湿性。结果表明,接枝于表面上的二硫键在3种刺激源下均可发生断裂,被还原成亲水的巯基,导致表面水接触角由78°下降到55°左右;而表面巯基被三氯化铁氧化后又重新形成二硫键,表面水接触角可再次升至78°左右,实现了多重刺激响应的可控润湿性。使得材料可以在不同的环境中自由选择刺激源,应用范围更为广泛。     

氧化还原法制备超疏水表面及其防覆冰性能

使用化学氧化还原法制备出疏水性能优异的超疏水表面,使用接触角测量仪、扫描电镜对表面浸润性及形貌进行表征分析。制得的铝基体超疏水表面接触角高达163.31°,滚动角小于5°。探究不同反应时间对表面形貌和浸润性的影响,使用自制的结冰监测系统对制备出的超疏水表面的静态和动态水滴防覆冰性能进行探究,并结合一维传热理论和经典成核理论对实验结果进行分析。结果表明,反应80min时表面疏水效果最好,超疏水表面静态水滴延缓结冰时间约是普通样品的5倍,结冰温度也低了3.3℃,动态水滴撞击表面时,超疏水表面始终无积水和覆冰,表现出优异的静态和动态防覆冰性能。     

通过粒子辅助水滴模板法制备超疏水材料

利用水滴模板法成功制备出孔径可控的具有结构规则的聚合物多孔膜,并以所制备多孔膜为模板利用反向复刻法复制孔洞阵列结构,得到具有微米级突起阵列结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜片,然后将事先排布好的二氧化硅微球阵列通过热压印法转移到具有微米级突起结构的PDMS膜片上,然后成功制备出具有微纳米复合突起结构的膜片。通过对具有不同突起结构组合的PDMS膜片进行接触角测试发现,膜片的接触角随着其表面粗糙程度的增大而增大,即具有微纳复合结构膜片接触角((150.7±3.2)°)最大,达到了超疏水的效果;无突起结构膜片的接触角((108.9±3.1)°)最小;而仅具有微米级结构膜片的接触角((134.6±1.0)°)居中,这符合目前已知的物质表面浸润性与其表面粗糙度的关系。另外,经测试,具有微纳复合结构的膜片接触角最大达到155°,同时具有非常大的滚动角,使得这种膜片材料具备了粘性超疏水的性能,而这种特殊浸润表面性质可以在液体无损传输、生化分离等领域拥有巨大的应用前景。     

温度响应性Fe@PNIPAM泡沫的制备及油水分离性能研究

以泡沫Fe为基底,通过简单的一步自由基聚合法,将温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)修饰到泡沫铁基底表面,制备了表面润湿性可控的温度响应性油水分离材料.当体系温度低于临界溶解温度(LCST)时,材料表现出超亲水性,其水接触角为0°;当体系温度高于LCST时,材料表面呈疏水性,其水接触角可达135.2°.在外界温度...     

基于白松模板的Cu/C超疏水表面的制备及疏水性能

以白松为模板,通过浸渍硝酸铜溶液、烧结、自组装氟硅烷制备出了具有白松结构的Cu/C超疏水表面。Cu/C表面很好地保留了白松模板的多孔微观形貌,并显示出优异的超疏水性能,接触角达到了158°。利用SEM、XRD、FT-IR、接触角测量仪等对Cu/C表面的微观形貌、成分、疏水性能进行了表征。     

IL-ZnO超疏水材料的制备及其稳定性研究

描述了新型[C12mim]Br-ZnO超疏水材料的制备及其紫外光(UV)照射下稳定性研究。首先将ZnO纳米薄膜沉积在玻璃基底表面,然后覆盖[C12mim]Br修饰层。IL-ZnO的形貌用SEM表征,其疏水性用接触角仪表征。研究表明,在蒲草型ZnO纳米材料表面覆盖[C12mim]Br后,获得超疏水,接触角(CA)可高达151.7±3°。用紫外光照射,可以实现光诱导的润湿性转化。用紫外光连续照射24h,黑暗放置一段时间后,接触角可回复到150±5°。表明离子液体做修饰层可以实现ZnO超疏水薄膜的稳定性。     

超疏水超亲油三聚氰胺海绵的制备及其油水分离性能

利用正十二硫醇和氯化铜反应制备十二烷基硫铜,然后将其配制成乙醇悬浮液;将表面涂覆有聚多巴胺的三聚氰胺海绵浸入上述悬浮液中成功制备出超疏水三聚氰胺海绵,并用它来分离油水混合物.采用扫描电镜观察海绵表面形貌,利用接触角测量仪表征其润湿性能,借助红外分光测油仪测定水中含油量.研究结果表明,三聚氰胺海绵表面形成了凹凸不平的微纳米结构,呈超疏水超亲油状态;测得它对水的静态接触角为152°,而油滴能在1 s内被完全吸收.该样品对油水混合物具有良好的分离能力,分离后水中菜籽油含量从约25 g/L降到15.20 mg/L;对同一大豆油水混合物连续分离五次后其含油量可从36.45 mg/L降低至5.12 mg/L.该超疏水海绵具有良好的吸附油的能力,可吸收约自身质量54～77倍的有机溶剂或油品;在重复使用100次后仍能保持145°的接触角和达自身质量68.6倍的吸油能力;在海水中浸泡36 h后仍保持约147°的接触角和73.4倍的吸油能力.     

旱金莲叶、花表面的超疏水性研究

早金莲的叶、花表面有很好的超疏水性,水滴在其表面的静态接触角为150°、145°,滚动角分别约为5°、10°,通过扫描电镜观察发现,在其叶、花的表面分布有大量呈规则排列的微纳米级复合“花簇”、“凹槽”.微纳米复合结构使其表面有良好的超疏水性,雨后,能保持“滴水不沾”、“一尘不染”.采用Cassie理论对其表面的超疏水性...     

金属有序纳米孔道阵列模板合成法

评述了采用母板复型法合成金属有序纳米孔道阵列模板合成方法、金属模板的特点及应用的研究进展.用于合成金属模板的母板有:多孔阳极氧化铝、径迹刻蚀高分子聚合物、具有纳米孔道的玻璃及氧化锌晶体阵列等,金属模板的金属沉积方法有化学镀、电镀、物理气相沉积法等.由于金属模板具有金属特性,在纳米阵列材料组装、电极制备及过滤膜制备领域具有重要应用前景,研究直接制备金属模板的方法是一个很有发展前途的方向.     

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。     

基于纤维素纳米纤维的超疏水涂层制备研究

采用简单的浸涂法制备具有优异自清洁性能和良好耐久性能的超疏水涂层。基于纤维素纳米纤维(CNF)与低表面能物质聚二甲基硅氧烷(PDMS),以棉织物为基底制备了超疏水涂层,实现了棉织物表面功能化。通过单因素实验分别研究不同浓度CNF以及不同浓度PDMS对涂层疏水性的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)等对超疏水涂层进行了测试表征。CNF和PDMS在棉织物表面牢固结合,成功制备了耐久超疏水涂层。SEM结果显示,与纯PDMS涂层相比,CNF构筑了超疏水涂层所需的微观粗糙结构,为超疏水涂层的制备提供了有利条件。当PDMS浓度为4%,CNF浓度为4%时,超疏水涂层的水滴接触角(WCA)达159.2°,水滴滚动角(WSA)为4.3°。耐摩擦测试结果显示,经过40次砂纸摩擦之后涂层的水滴接触角仍达150.3°,具有超疏水性能,说明PDMS为涂层提供低表面能的同时,也具有良好的粘结性能进而提高了涂层的耐久性能。采用CNF和PDMS在棉织物表面成功制备了耐久超疏水涂层,同时实现了优异的自清洁、防水抗污性能,并且具有良好的耐久性能。