不同石墨与聚四氟乙烯质量比涂层对电极产H_2O_2效能的影响

以石墨板电极作为阴极基体,考察不同石墨与聚四氟乙烯(PTFE)质量比涂层对电极表面亲疏水性、H_2O_2产量、电流效率以及能耗的影响和电极重复使用性能。结果表明:石墨粉和PTFE质量比过高或过低都不利于产H_2O_2,电极表面疏水性越强,产H_2O_2效果越好。当石墨粉和PTFE质量比为1∶0.23时,电极表面疏水性最强,H_2O_2产量最高,达到291.92 mg/g;该电极电流效率最高、能耗最低,反应60 min时的电流效率为28.52%,能耗为30.40 kW·h/kg。电极循环使用7次后产H_2O_2性能仅下降10%左右,显示出较好的重复使用性能。     

改性纳米SiO2成膜复合涂层对混凝土疏水和抗碳化性能的影响

为了研究改性纳米Si O2+有机成膜涂层对混凝土疏水和抗碳化性能的影响,配制了6种改性和未改性纳米Si O2有机成膜复合涂料,测定了涂覆复合涂料后混凝土的表面接触角,确定了涂料中纳米Si O2的最佳添加量。通过测定涂层混凝土的吸水率发现,改性和未改性纳米Si O2可以显著提高涂层混凝土的憎水性,其中改性纳米Si O2的改善幅度更大,同时混凝土的吸水率与其接触角呈一阶线性负相关的关系;通过涂层混凝土的加速碳化试验发现,改性和未改性纳米Si O2可以有效改善涂层混凝土的抗碳化性能,其中改性纳米Si O2的改善效果更好,而且还发现涂层混凝土的疏水能力和抗碳化性能之间存在正相关关系,即表面涂层疏水性能越强,混凝土抗碳化性能越好。     

表面活性剂与PTFE涂层结构对润湿性的影响

以粗糙的超疏水聚四氟乙烯(PTFE)涂层为基体,研究表面活性剂的加入对溶液在粗糙PTFE涂层表面润湿性的影响.利用粗糙PTFE涂层表面Cassie方程计算和原子力显微镜(AFM)对表面活性剂分子在涂层表面的形貌进行表征.结果表明,在低表面张力范围内表面活性剂溶液不能润湿粗糙的超疏水PTFE涂层,而具有相似表面张力的有机溶剂可以润湿涂层表面.表面活性剂溶液与粗糙PTFE涂层表面接触时的空气分率始终维持在0.5以上,溶液不能完全进入PTFE粗糙结构,这点是导致低表面张力的表面活性剂溶液在粗糙PTFE涂层上不能润湿的原因.     

PEM燃料电池膜电极中的水传输行为

为避免电池"水淹",PEM燃料电池发生电化学反应产生的多余水必须及时排出.基于阴极催化层(CL)与气体扩散层(GDL)之间极易发生的"水淹"特点,建立实验模型,分析阴极催化层产生的水穿透碳纸气体扩散层材料到达气体流道的路径与阻力.在纵向传输过程中,GDL中最大孔中的最小孔径是限制水渗透的主要阻力.只有当水头压力足够大时,水才能进入并且穿过这些限制孔径的孔到达GDL材料表面.对于碳纸GDL材料,水在这些孔中流动时所需压力(~1kPa)显著小于水初始穿透这些孔所需压力(~6kPa).增加微孔层(MPL)会明显增加液态水的穿透阻力,MPL层中不同Teflon含量对水渗透压力影响不大.对碳纸GDL材料设置引导孔能显著降低液态水的渗透压力,有助于提升燃料电池中的水管理能力.     

水性抗菌耐污氟碳涂料的研究

以水性氟碳涂料为基础涂料,添加nano-TiO2/Ag复合型抗菌剂,在金属表面获得了一种抗菌、耐污涂层。详细地研究了复合抗菌剂用量对涂层杀菌率、接触角、耐污性能的影响,确定抗菌剂的含量为3%时,涂层具有良好的耐污、抗菌综合性能。通过对涂层表面形貌的微观表征,证实添加抗菌剂后,涂层表面均匀分布了一层纳米颗粒,使得涂层具有良好的耐污、抗菌性能。通过性能检测,表明制备的水性抗菌、耐污氟碳涂料,具有良好的理化性能,可以用于金属表面的装饰和防护。     

氧化时间对纯钛表面微弧氧化涂层微孔参数的影响

在含钙磷的硅酸盐电解液体系中,采用微弧氧化技术在纯钛表面制备多孔涂层,分析不同氧化时间(3,6,9,12,15 min)对涂层孔径大小、孔隙率等微孔参数的影响.通过扫描电镜(SEM)获取涂层表面形貌的原始图像,采用MATLAB图像处理技术实现涂层微孔参数的自动分析与定量表征.结果表明:处理后图像中的大小微孔可以被清晰识别;当氧化时间为3 min时,孔径小于1μm的微孔数量最多,大约占总数的4/5,涂层表面孔隙率为10.5%;随着时间的延长,微孔总数明显减少,孔径大于4μm的微孔持续增加,涂层孔隙率不断增大;当处理时间延长到15 min时,出现8μm及以上的大孔,表面孔隙率增长至15.0%左右.     

添加流变助剂的烟草薄片性能

涂布工艺是造纸法烟草薄片加工过程中的核心技术之一.文中通过添加流变助剂CMC、GG-50、CGG于涂料中,调整涂料性质,改善涂布工艺,分析流变助剂添加与涂布加工后薄片性质之间的关系.研究表明,随着流变助剂添加量的增大,涂料的黏度增高,涂布后烟草薄片的松厚度、透气度和填充值降低,而抗张强度和撕裂指数提高,主流烟气中焦油、总粒相物和一氧化碳的释放量增加.涂布后薄片的SEM分析表明,当3种流变助剂的用量均为0.1%时,薄片表面呈现较好的涂层结构,涂料均匀填充于薄片纸基内部,且涂层表面没有片状结构生成.     

磷石膏晶须用于造纸涂布的初步研究

磷石膏晶须白度高、密度小,具有成为造纸颜料的可能.本文将磷石膏晶须作为涂布颜料,研究制备60%固含量的低黏度且涂布效果好的晶须涂料.通过分析晶须涂料的性质和涂布纸的性能发现,相比羧基丁苯胶乳和苯丙胶乳,在同等条件下添加占涂料总固含量12%的丙烯酸胶乳胶黏剂,涂布纸的表面强度较高且涂料黏度较低.在胶黏剂占涂料固含量不变的情况下,添加2%的阳离子糊化淀粉代替胶黏剂,有利于提高涂布纸的表面强度,但平滑度和白度有所降低.添加质量为绝干颜料质量5%的尿素作为晶须涂料的降黏剂,涂料的黏度可达824 m Pa·s,降黏效果较明显.晶须涂料与碳酸钙涂料相比,虽然涂布纸的光泽度较低,但油墨吸收值和表面强度较高.     

射频等离子法石墨纤维碳纸的表征

把一种射频等离子(RF-Plasma)石墨纤维制备成用作燃料电池扩散层材料的碳纸.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术,对该碳纸的纤维微结构及表面形貌进行了表征.测试了该自制碳纸及日本东丽公司碳纸的导电性与透气性,并对二者进行了比较,以探索该新型碳纸替代进口碳纸的可能性.     

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。     

新型酚醛树脂软模板法制备微孔碳

针对微孔碳的制作工艺复杂、成本较高的缺点,采用新型酚醛树脂软模板法试验制备了微孔碳,该方法工艺简单、成本较低,通过改变酚醛树脂的原料配比和搅拌方式来考察上述因素对微孔碳的形貌和孔径的影响。结果表明,当m(苯酚)∶m(甲醛溶液)∶m(H_2O)∶m(Na_2CO_3)为1∶6∶80∶0.010和m(葡萄糖酸)∶m(ZnCl_2)∶m(HCl)∶m(H_2O)为1∶2∶6∶20时,制备的微孔碳球直径在2～5μm,比表面积达670 m~2·g~(-1),平均孔径在0.37 nm。     

气体扩散层亲疏水特性对流体分布的预测

采用伪势两相格子玻尔兹曼方法（LBM）研究了非增湿条件下碳纸和碳布气体扩散层（GDL）的流体流动状态。通过随机方法和X射线扫描法构建了气体扩散层样本。为确保模型中表面张力和接触角计算的准确性，采用玻璃微珠模型进行验证，随后通过调整气体扩散层的亲疏水特性，分析流体在气体扩散层中流动的实时状态，得到了亲疏水特性对孔隙结构内水饱和度的影响规律。结果表明：疏水性气体扩散层中的水分布与亲水性气体扩散层中的水分布明显不同，较大的疏水性更有利于气体扩散层内水的排出；疏水性更强的气体扩散层显著提高了液态水进入气体扩散层的入口压力，导致催化剂层（CL）更容易受到水渗透的影响。     

变压器防腐涂层导热性能提升技术研究

 以水性环氧富锌涂层为研究对象,通过向其中添加石墨烯、碳纳米管、碳纳米角和超细石墨粉混合物来改性变压器防腐涂层导热性能。通过瞬态板式热源法、红外热像仪、热阻测试仪和扫描电子显微镜对传统溶剂型涂层、水性环氧富锌涂层以及改性高导热涂层的导热性能和微观结构进行了分析。结果显示改性高导热涂层的热阻最小（2.51℃/W）,导热系数最高（1.3450 W/（m·K））,表明其导热性能明显优于传统溶剂型涂层（4.57℃/W）和水性环氧富锌涂层（4.28℃/W）。改性高导热涂料导热性能的提高主要与其导热方式的优化和涂层致密性的提高有关。传统溶剂型涂料主要以声子形式进行热量传递。向水性环氧富锌涂料加入高导热填料后,一方面形成了以弹道-扩散的方式进行热量传递方式;另一方面添加的高导热物质在涂层中填充在孔隙和裂纹位置处,很大程度上提高了涂层的致密度,构建了变压器金属和外部环境的热量传递通道,因而使得涂料导热性能得到了显著提高。变压器温升模拟实验表明研制的新型高导热环保涂层可降低变压器油顶层温升1.67 K。     

聚氨酯多孔涂层制备与表征

利用相转变原理以及湿相浇铸法制备聚氨酯致密和多孔涂层.观察结果表明多孔样品的表面形貌如孔径等主要受质量分数和空气相对湿度的影响.为测试聚氨酯涂层的性能,将样品在Hank's模拟体液中进行浸泡实验,并且对不同样品的亲水/疏水性以及血液相容性进行检测.结果表明在相转变过程中聚氨酯多孔涂层的孔径变化规则有序,并且孔径变化范围为1～30 μm.在Hank's模拟体液中浸泡3个月之后,聚氨酯多孔涂层表面基本没有变化并且涂层没有从基体表面脱落.接触角测量结果表明多孔涂层表面呈强疏水性.此外聚氨酯多孔涂层的血小板粘附量最少,并且延长了抗凝血时间,说明其具有良好的血液相容性.     

吸水性涂层在霜层生长初期的抑霜

研究吸水性涂层对霜层生长过程的影响,以寻求抑制结霜的有效方法.通过自行设计的试验设备对吸水性涂层表面上霜层生长特性进行试验研究,获取了不同时段霜层的显微图片,采用数字图像处理方法对其分析,与无涂层的铜表面进行对比.结果表明,吸水性涂层使得结霜时间推迟,霜层高度下降,冰晶体分布稀疏.此外霜层生长初期冰晶体的结构发生了变化,晶体呈倒立状,在某个时段内持续这种状态.对列固含率的分析表明,吸水性涂层的表面在初期有些位置冰晶体含量较高,但有些位置则接近于零,这样的霜层在生长初期甚至加强了热传递.最后通过对比不同表面霜层高度随时间的变化规律发现:吸水性涂层在初期抑霜效果最好,随着时间的推移其抑霜能力逐渐下降.     

基于双阳极界面修饰层有机太阳能电池研究

为提高有机太阳能电池的能量转换效率,提出一种基于双阳极界面修饰层的有机太阳能电池优化方案。该方法主要采用四氟乙烯( PTFE: Polytetrafluoroethylene) 和五氧化二钒( V2O5: Vanadiumpentoxide) 作为阳极界面修饰层,制备了器件结构为ITO/PTFE/V2O5 /PCDTBT ∶ PC71 BM/LiF/Al 的有机太阳能电池。测试结果表明,引入PTFE/V2O5双阳极界面修饰层的有机太阳能电池的能量转化效率最高可达6． 52%。相比于V2O5单阳极界面修饰层器件效率提高了11． 5%。测试结果证明双阳极界面修饰层的功函数与PCDTBT 材料的HOMO 能级更加匹配,有利于空穴的传输和提取。同时PTFE/V2O5 改善了氧化铟锡( ITO) 表面形貌,减少界面缺陷,抑制了界面处载流子的复合。     

地热水环境中PTFE/PPS复合涂层表面CaCO3垢成核行为

采用扫描电子显微镜和能谱仪等测试方法研究了聚四氟乙烯(PTFE)/聚苯硫醚(PPS)复合涂层在静态模拟地热水环境中的阻垢性能.分析了PTFE/PPS涂层表面的微观结构对CaCO3垢成核行为的影响.结果表明:使用PTFE乳液掺杂PPS获得的复合涂层的表面呈多孔结构,PTFE在涂层孔内外的分布不均导致CaCO3垢晶核趋于在孔内和孔壁处优先形成和生长;PTFE/PPS涂层的接触角随着浸泡时间的延长而变小,表面结垢速度要明显小于304不锈钢和PPS涂层.     

时间对微弧氧化膜性能的影响

利用微弧氧化技术(MAO),在钛合金表面制备了陶瓷膜层,研究了处理时间(10～22 min)对膜层的形貌、耐磨性、耐蚀性的影响.结果表明,钛合金表面微弧氧化层为多孔结构,随着处理时间的增加,微孔孔径逐渐变小并且微孔分布越来越均匀,膜层耐磨性不断增强,膜层的耐蚀性也不断增强.     

Ag对Ag-ZnO纳米抗菌涂层微观结构和性能的影响

外固定器作为最常见的固定装置在开放性骨折手术中被大量应用，但其配合使用的螺钉存在易感染的问题。采用射频磁控溅射技术制备Ag-ZnO/Ti纳米复合涂层附着于Ti6Al4V螺钉表面，能够有效减少细菌的粘附。通过调整靶材拼接的比例，探究了不同Ag含量的复合涂层微观形貌对Ti6Al4V螺钉抗菌性能的影响。结果表明，当Ag、ZnO、Ti靶材的拼接体积比为2∶2∶96时，Ag-ZnO/Ti纳米复合涂层中Ag质量分数达到1.85%，其表面粗糙度为4.24 nm，涂层表面平整光滑且具有疏水性，有利于减少细菌的粘附。涂层细胞毒性符合生物安全标准，且抗菌率高达99.62%。     

质子交换膜燃料电池微扩散层孔隙结构与渗透率的孔隙尺度模拟

运用基于球体的模拟退火方法和动态颗粒堆积模型数值重建了微扩散层(MPL),其中前者更能准确地反映多孔介质的孔隙特性.利用具有多反射固体边界的多弛豫时间格子玻尔兹曼方法模拟了重建的微扩散层内的单相流动.系统地分析了碳相体积分数、聚四氟乙烯(PTFE)载量、孔隙率和PTFE分布方式对微扩散层孔隙结构和渗透率的影响.结果表明:微扩散层渗透率随碳相体积分数和PTFE载量的增加而减小,且PTFE的分布方式影响微扩散层的孔隙结构和渗透率.KC关联式低估了MPL的渗透率,通过拟合计算数据提出了预测MPL渗透系数的关联式,预测结果与孔隙尺度模拟结果的相对误差小于12%.