新型丙烯酸树脂超疏水材料研究

采用自由基聚合法合成丙烯酸树脂,之后与改性二氧化硅纳米粒子复合,制备出了新型超疏水材料,并获得了最佳涂层工艺条件。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪、静态接触角测定仪对材料结构和性能进行了表征。结果表明,纳米二氧化硅的加入,能够极大地增加涂层表面的粗糙度,从而使材料的比表面积显著增加,根据Wenzel-Cassie模型原理,材料最终达到了超疏水结构。     

二氧化硅／有机蒙脱土复合超疏水涂层的制备及其性能研究

将全氟辛基三乙氧基硅烷（FAs）改性的二氧化硅颗粒与有机蒙脱土（OMMT）混合制成溶胶,采用浸渍提拉法制备具备超疏水性能的复合涂层,研究了二氧化硅／OMMT不同配比对涂层疏水性能的影响。结果表明,复合涂层的静态接触角随二氧化硅／OMMT质量比的增加而增大,滚动角随二氧化硅／OMMT质量比的增加而减小。通过扫描电子显微镜（SEM）观察涂层表面微观结构,发现超疏水涂层表面具有微纳米复合结构,结合FAS改性二氧化硅的低表面能,赋予了复合涂层优良的超疏水性能。     

换热器表面疏水涂层的制备及性能测试

在可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)及环氧树脂(EP)中添加纳米二氧化硅等材料，制备了应用于冷凝式换热器表面的超疏水自清洁性复合涂层。对复合涂层进行接触角、导热系数、耐磨性、结合强度及自清洁性测试，研究其综合性能。测试结果表明，含7.5%～9.4%纳米SiO₂的PFA涂层与含1.4%～2.3%纳米SiO₂的PTFE涂层接触角均在150°以上，其表面自清洁性优异。添加0.8%～1.7%的石墨可将涂层的导热系数由0.2 W·m^-1·K^-1提升至2 W·m^-1·K^-1以上。涂层的耐磨性随SiC含量的增加而提升，对于PFA超疏水涂层，添加SiC能使涂层被砂纸打磨后仍能保持良好的疏水性。EP涂层的结合强度达ASTM(美国材料与试验协会)等级5B,PFA涂层为4B,PTFE涂层为3B。     

表面的超疏水性对生物防污效果的影响

以SU-8负性光刻胶为原料,采用传统光刻法制备微型柱子结构,在此基础上利用商用疏水二氧化硅微球,通过液相沉积法来制备微型柱子分级结构。为了增加上述结构的超疏水性,以全氟辛基三氯硅烷为氟化剂,采用化学气相沉积法对其表面进行了改性。用电子扫描电镜表征了微型柱子和微型柱子分级结构表面的形貌,发现后者的粗糙度较前者增加了。通过测量水滴在表面的接触角和滚动角,比较了不同结构表面的疏水性能。测试了不同结构表面在莱茵衣藻培养液中的防污效果来研究其疏水性能对生物防污效果的影响。实验结果表明,氟化后的微型柱子和微型分级柱子表面均具有优良的超疏水性能,水滴在两表面上的接触角均高于150°,滚动角均小于10°;在微型柱子结构表面引入分级结构后,极大地提高了表面的疏水性能,使水滴在表面的接触角提高7°,滚动角降低4°;表面疏水性能的提高有助于延长表面的生物防污效果。     

SiO_2/含氟硅聚丙烯酸酯超疏水杂化涂层的制备及性能

采用溶胶-凝胶法,在含氟硅聚丙烯酸酯(FSiPA)乳液中以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为改性剂合成疏水性二氧化硅(SiO_2)纳米粒子,将所制SiO_2/FSiPA杂化乳液喷涂在玻璃表面得到超疏水涂层.考察了FSiPA乳液用量和MTES/TEOS物质的量比(M/T)对涂层表面性能的影响,分析了M/T值对涂层微观形貌的影响;讨论了杂化涂层的形成机理,比较了具有相同倾角的超疏水涂层与普通疏水涂层表面的自清洁特性.结果表明,当FSiPA乳液用量为15%及M/T为5时,涂层表面具有很好的成膜性和自清洁特性,疏水性SiO_2纳米粒子能够在涂层表面建立起微纳米粗糙结构,涂层与水的静态接触角(WCA)为154.0°.     

木材仿生趋磁性及其超疏水性能

 室温条件下,利用含Fe³⁺和Fe²⁺盐为前体的化学共沉淀法,成功地在木材表面上附着纳米磁性γ-Fe₂O₃颗粒,并经过进一步化学改性后得到超疏水性材料。利用SEM、XRD、VSM及FT-IR等分析技术对样品进行了表征分析。结果显示,磁性粒子的形状类似颗粒状,并均匀地附在木材表面;γ-Fe₂O₃纳米粒子通过氢键作用与木材表面的羟基相互键合而成功附着在木材表面,并且具有良好的晶型,且磁性γ-Fe₂O₃纳米颗粒显示出良好的超顺磁性,经过改性的磁化材料具备很好的超疏水性。     

RAFT聚合制备两亲性嵌段共聚物及其应用研究

研究用两亲性嵌段共聚物和纳米二氧化硅制备超疏水表面.采用可逆加成-断裂链转移聚合法(RAFT)合成了两亲性嵌段共聚物聚甲基丙烯酸叔丁酯-b-聚(4-乙烯基吡啶),用红外光谱,核磁共振,凝胶渗透色谱对聚合物进行了表征,将嵌段共聚物接枝到纳米二氧化硅上,形成一个有机无机杂化材料,通过调节pH值来控制杂化材料在水中的聚集行为,构筑了微纳双重结构的粗糙表面.该表面为超疏水表面,对水接触角达151°,滚动角5°.扫描电镜分析表面形貌表明:具有微纳双重结构的类似荷叶表面是形成超疏水的根本原因.     

木材表面SiO2/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜的构建

【目的】为获得具有良好机械耐磨性的超疏水木材,构建了木材表面SiO₂/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜。【方法】采用两步法在木材表面构建有机/无机复合超疏水涂层,在木材基底预置透明环氧树脂底层以覆盖木材表面天然微沟槽结构,然后构建SiO₂/环氧树脂/氟硅烷(FAS)复合超疏水薄膜。采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及傅里叶红外光谱仪对超疏水涂层的微观形貌和化学组成进行表征,并测试其疏水、疏油和机械耐磨性能。【结果】木材表面复合超疏水涂层具有精细的微/纳米二元粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS,使木材表面不仅具有良好的超疏水性能(水静态接触角为153°,滚动角低于4°),而且疏油(乙二醇接触角为146°,滚动角低于11°); 经砂纸多次磨擦后木材表面水接触角和滚动角基本不变,超疏水性能保持稳定,超疏水涂层的微纳米结构及疏水物质依然保留,表现出良好的机械耐磨性。【结论】有机/无机复合超疏水涂层体系中,环氧树脂由于黏结作用使得SiO₂纳米粒子与木材基底形成牢固的结合,从而赋予涂层良好的机械稳定性。     

镁合金表面微弧氧化/氧化石墨烯/硬脂酸超疏水复合涂层的耐蚀和抗污性能研究

镁合金因其低密度、高强度重量比和尺寸稳定性等优点,在汽车、医疗和电子通信领域具有很高的应用价值和广泛的应用前景。然而,镁合金在腐蚀环境中较差的耐腐蚀性在很大程度上限制了其广泛应用。因此,本文旨在通过微弧氧化技术、电沉积技术和自组装技术相结合,在镁合金AZ91D上制备一种具有优异耐腐蚀性的微弧氧化/氧化石墨烯/硬脂酸（MAO/GO/SA）超疏水复合涂层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能量色散光谱和拉曼光谱对涂层的组成和微结构进行了表征。利用极化曲线、电化学阻抗谱和盐雾实验,评估了MAO/GO/SA复合涂层的防腐蚀性能。研究结果表明,所制备的超疏水复合涂层具有花瓣状球形结构,其接触角达到了159.53° ± 2°,具有优越的超疏水性和抗污性能。而且,MAO/GO/SA复合涂层也表现出较好的耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度比镁合金基体低三个数量级,阻抗大三个数量级,耐盐雾腐蚀时间达192 h。     

基于软印刷技术的竹材表面仿制荷叶超疏水结构

 利用软印刷技术,研究了在竹材表面仿制荷叶表面的超疏水性微纳结构。以新鲜荷叶为模板,以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为印章,经过两次复形处理使竹材表面获得类似荷叶表面的超疏水结构。扫描电子显微镜（SEM）观测及接触角测试结果表明,制备的仿生荷叶竹材样品具有与荷叶类似的微纳乳突结构粗糙表面,其与水滴的接触角达到150.5°（平均值）,非常接近荷叶表面的接触角（154.5°）,表现出超疏水特性。仿生荷叶微纳结构竹材样品的成功制备,证实了纳米技术赋予竹材等亲水材料以超疏水性能的可行性。     

Sprayable coating based on fluorinated silica nanocomposites with superhydrophobic and antibacterial properties for advanced concrete

The porous hydrophilic nature of concrete structures makes them highly susceptible to chemical attack and bacterial adhesion, and the durability of concrete structures gradually decreases. In this work, a kind of sprayable coating with superhydrophobic and antibacterial properties was developed, which was used for surface engineering of concrete via the hydrophilic property of concrete and capillary action. The treated surface of concrete exhibited significant superhydrophobicity, with a static water contact angle of 162.4° and a sliding angle of 5°. The water absorption values of the treated concrete samples in merged in deionized water and 3.5 ?wt% NaCl solution for 7 days were measured as 1.85% and 2.71%, indicating the enhancement of water repellency by 72.03% and 80.11%, respectively. The antibacterial characterization revealed that the superhydrophobic coating enabled significantly reduced adhesion of bacteria, with the antibacterial rates of 84.57 ?± ?2.5% for E. coli and 90.43 ?± ?1.6% for S. epidermidis, respectively. The superhydrophobic coating provides hydrophobic protection for porous substrate structures and effectively reduce the corrosion damage of substrate materials, which is of practical significance for improving the durability of concrete structures.     

B10白铜表面超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

以B10白铜为基底,采用刻蚀、煅烧和表面改性的方法制备了超疏水膜,采用K100-MK2型张力仪测量超疏水膜的接触角,采用扫描电子显微镜观察超疏水膜的表面形貌,采用电化学工作站测试超疏水膜在3.5% NaCl（%表示质量分数）水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,刻蚀、煅烧后的B10白铜样品分别在溶液A中改性5 min、在溶液B中改性12 h后,得到的两种超疏水膜的接触角可分别达到153.2°和151.5°。将两种超疏水膜分别在3.5% NaCl水溶液中腐蚀10 d后,与裸B10白铜相比,仍表现出较好的耐腐蚀持久性。该方法为制备具有抗腐蚀和自清洁性能的超疏水表面提供了一条有效途径,可用于金属材料的表面改性。     

超疏水性织物的制备及其在油品回收领域的潜能

 超疏水性材料因其广阔的应用前景而备受瞩目。本研究采用一种简单可行、成本低廉的方式,同时赋予织物超疏水性能、热稳定性能及抗紫外线性能。结果表明,处理后的织物表面与水的接触角可达（151.5±2）°,紫外光透过率低于2%。经热重分析仪分析发现,该织物的热稳定性能亦得到明显提升。值得注意的是,该织物在油品回收领域展现了十分突出的潜能,可以有效地从水油污物中回收油品。     

一步法合成耐久性水基超疏水TiO2/DTMS涂层

为制备具有优异自清洁功能的耐久性水基超疏水涂层，以十二烷基三甲氧基硅烷(n-dodecyltrimethoxysilane, DTMS)为有机改性物，通过一步法在纳米TiO₂表面嫁接长链烷基官能团得到超疏水TiO₂/DTMS涂层。分析了TiO₂涂层及TiO₂/DTMS涂层的表面润湿性、形貌和化学组成，并对所得超疏水TiO₂/DTMS涂层的自清洁性能、机械及化学稳定性进行了测试。结果表明：超疏水TiO₂/DTMS涂层表面水接触角(water contact angle, WCA)达到159°；以亚甲基蓝粉末作模拟污染物，涂覆有超疏水TiO₂/DTMS涂层的玻璃具有优异的自清洁性能；经机械磨损(10 min)、酸碱液(pH=1、3、5、7、9、11、13)浸泡、高低温(−20、30、60、90、120、150 ℃)处理后超疏水TiO₂/DTMS涂层的WCA仍大于150°，表明其具有优异的机械和化学稳定性，可用于室外防污，如建筑物外墙、玻璃、太阳能电池板等。     

Mg-Nd-Zn-Zr镁合金表面超疏水SiO2薄膜的制备及其表征

以微弧氧化层(MAO)为预处理过渡层,正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为主要原料,采用sol-gel和浸渍-提拉相结合的方法在Mg-Nd-Zn-Zr(NZ30K)镁合金表面获得甲基(-CH3)疏水基团表面修饰的超疏水SiO2薄膜,实现了NZ30K镁合金表面的超疏水改性.同时研究了微弧氧化层的表面特征、sol-gel过程中TEOS/乙醇摩尔比(TEOS/EtOH)和MTES添加量(MTES/TEOS摩尔比)对所制备超疏水SiO2薄膜表面形貌和润湿特性的影响.结果表明:NZ30K镁合金经过微弧氧化处理后,表面呈现的微米-纳米尺度上多孔的粗糙结构,其表面体现为亲水性,但有利于提高超疏水SiO2薄膜与NZ30K基材的结合力;当TEOS/EtOH摩尔比为1/30,MTES/TEOS摩尔比为1/2时,SiO2薄膜表面的静态接触角达到151°,其表面具有超疏水特性;而进一步提高MTES/TEOS摩尔比至1时,其静态接触角有所提高,达到153°.红外光谱(FT-IR)表明NZ30K镁合金表面SiO2薄膜的超疏水特性是由于MTES的引入使得-CH3疏水官能团能够成功地嫁接到SiO2粒子的表面.     

Effect of silica forms in rice husk ash on the properties of concrete

The strength and durability properties of concrete with or without three types of rice husk ash (RHA), namely, amorphous, partial crystalline, and crystalline RHA, were investigates. The three types of RHA were added into concrete at a 20% replacement level. Consequently, the pozzolanic reactivity of amorphous RHA was higher than that of partial crystalline and crystalline RHA. Concrete added with amorphous RHA showed excellent characteristics in its mechanical and durability properties. The results showed that the higher the amount of crystalline silica in RHA, the lower the concrete resistivity value became. When compared with each other, concretes with 20% of the cement replaced with these types of RHA achieved similar ultrasonic pulse velocity values, but all were lower than that of the control concrete. The incorporation of these kinds of RHA significantly reduced chloride penetration. The results not only encourage the use of amorphous materials, they also support the application of crystalline or partial crystalline RHA as mineral and pozzolanic admixtures for cement.     

海洋环境下硅灰混凝土的抗冻性与氯离子扩散性

针对海洋环境条件,重点研究了硅灰混凝土的抗冻性和氯离子扩散性能的关系.试验分析了水胶比、硅灰等量替代水泥掺量大小、引气剂掺量等因素对混凝土抗冻性和氯离子扩散性能的影响,并与普通混凝土进行了对比.结果表明,掺加硅灰不能提高混凝土的抗冻性但可提高混凝土的抗氯离子渗透性;硅灰只有与引气剂共同使用,才能同时提高混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能;硅灰掺量在10%左右对混凝土的抗冻和抗氯离子渗透综合性能影响存在一个最佳值.为评估混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性的综合性能,提出了新的评价方法--冻渗比(R值方法),并进行了试验验证.     

Durable, high conductivity, superhydrophobicity bamboo timber surface for nanoimprint stamps

Superhydrophobic bamboo timber was fabricated by magnetron sputtering and nanoimprint stamps. Conductive copper film was deposited on the surface of bamboo timber, followed by transferring lotus leaf structure pattern to the Cu-bamboo timber surface. Modified by stearic acid, the as-prepared surface with lotus leaf structure showed superhydrophobic property with the water contact angle of 152°, and the sliding angle was only 5°. The coating showed excellent mechanical resistance, environmental stability and high conductivity. It was expected that this work could promote the applications of superhydrophobic and conductive bamboo products.     

超疏水磁性纤维素粒子的制备及性能表征

 采用纤维素为原料,制备了超疏水磁性纤维素粒子。竹溶解浆用氢氧化钠/尿素/水体系溶解,在水中再生形成纤维素粒子。再采用原位沉淀法制得磁性纤维素粒子,正十八烷基三甲基硅烷修饰后得到超疏水磁性纤维素粒子。用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、热失重分析仪（TG）和液滴形状分析仪（CA）对改性纤维素粒子的形貌、化学结构、热稳定性和超疏水性进行了分析。改性纤维素粒子表现出超疏水性能和磁响应性能,水接触角达到151.2°。改性纤维素粒子可以包裹水滴和甘油形成液体弹珠。