真空紫外光响应超疏水和超亲水快速可逆转变的ZnO薄膜

利用简单的低温液相技术,通过氢氟酸(HF)调控反应溶液的pH值,制备了真空紫外光响应的疏水-超亲水快速可逆转变的ZnO薄膜.该薄膜具有类似于芋头叶表面的特征,表面分布着具有纳米级亚结构的ZnO微米球,因而具有超疏水特征(水接触角为151°).在真空紫外光(VUV)照射30min后,薄膜表面显示了超亲水特征(水接触角小于5°);将VUV光照后的薄膜放置在暗室中6d后,薄膜表面又恢复到超疏水特征.VUV的使用及薄膜表面具有的独特微纳米阶层结构,加快了超疏水-超亲水之间的转变.这种快速转变特性,可促进ZnO薄膜在微流体器件上的应用.     

特殊润湿性镍网的制备及其油水分离性能

采用水热合成法在镍网基体表面制备出绒毛状碱式碳酸钴(CoOC),该表面水的接触角为0°,而水下油的接触角为158.1°,表现出优异的超亲水/水下超疏油性能;再经十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)修饰降低其表面自由能,获得了超疏水性能,水在其表面的接触角为157.2°.设计了一套可连续的油水分离器,将上述两种具有相反润湿性能的镍网应用于油水混合物的分离,表现出较高的油水分离效率和较大的通量,并克服了以往工作分离效率低、处理量小等缺点;修饰后CoOC/HDTMS镍网表面的Si—O键具有较高的键能,其耐热性能得到了很大的改善,这为较高温度下含油废水的分离提供了一个新思路。     

溶胶-凝胶法制备超疏水性OTS-SiO2复合薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用酸/碱两步溶胶-凝胶法和自组装技术制备了具有超疏水性的薄膜.利用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角仪等测试方法对十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰前后薄膜的结构、形貌、表面元素组成与润湿等性能进行了表征和分析.结果表明,制备的OTS-SiO2复合薄膜具有良好的超疏水性能,水滴在该薄膜上的最大静态接触角为156°,滚动角小于5°.     

溶胶-凝胶法制备超疏水性OTS-SiO2复合薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用酸/碱两步溶胶-凝胶法和自组装技术制备了具有超疏水性的薄膜.利用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角仪等测试方法对十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰前后薄膜的结构、形貌、表面元素组成与润湿等性能进行了表征和分析.结果表明,制备的OTS-SiO2复合薄膜具有良好的超疏水性能,水滴在该薄膜上的最大静态接触角为156°,滚动角小于5°.     

液滴图片数字化引起的超疏表面接触角测量误差模拟研究

液滴在表面上的接触角是衡量表面润湿性能的一个重要指标,近年来在超疏水表面研究领域得到广泛应用。目前接触角测试主要采用座滴法在获取液滴数字图片的基础上对液滴轮廓进行直接测量或拟合得到;数字图片的离散性决定了接触角测试结果具有一定误差这一误差在液滴偏离球冠形状的情况下(例如:超疏水/油表面接触角测量)会变得较为严重。拟采用数值模拟分析方法研究由液滴数字图片决定的超疏水/油表面接触角测量误差随液滴参数和表面性能的变化规律。通过模拟发现,接触角测量误差随着接触角的增大而增大;采用大体积液滴进行测量会带来较大的接触角误差;而密度大或表面张力小的液体带来的误差较太。为实现接触角误差的控制,在采用小体积液滴的同时,可以通过悬滴法进行测试,此时误差可控制在仪器误差限范围之内。     

极端润湿性微细通道内R141b的流动沸腾压降特性

以制冷剂R141b为实验工质,在截面尺寸为1 mm×2 mm,壁面接触角分别为67°、0°和156°的普通亲水、超亲水及超疏水矩形微细通道进行流动沸腾实验,并对3种表面微细通道沿程测点压力进行对比,分析极端润湿性(超亲水和超疏水)微细通道内R141b的流动沸腾压降特性.研究结果表明:极端润湿性微细通道内各压降分量比例和普通亲水微细通道大致相同,单位长度两相摩擦压降均随着质量通量、入口温度和热流密度的增大而增大;超疏水表面微细通道进出口总压降最大,是超亲水表面的1.08～1.17倍,且在单相流动区域内的沿程测点压力曲线斜率最小,两相流动区域内的沿程测点压力曲线斜率最大;引入壁面表面能参数λ_s对Qu-Mudawar模型进行修正,能更好地预测实验值,平均绝对误差为10.7%.     

亲水涂层表面结晶度的测定及其对亲水性的影响

用X射线衍射法测定了亲水涂层的表面结晶度.根据X射线衍射强度理论和高聚物的两相模型概念,用计算机分峰法处理了亲水涂层的衍射曲线,计算了相应的衍射积分强度;引入原子散射因子、角因子和温度因子等校正因子,利用原子散射因子的近似表达式,导出了亲水涂层结晶度的计算公式;用JLC型润湿角测量仪测定了亲水涂层与水的接触角,观察了亲水箔经自来水淋洗后形成水膜的情况.研究结果表明随着亲水涂层表面结晶度的增大,小于5°接触角的重现性愈高,亲水涂层表面形成连续均匀水膜的能力愈强,即亲水箔的亲水性随着涂层表面结晶度的增大而增强.     

预润湿对管道润湿性的影响

针对成品油管道的内腐蚀问题,通过测量有机玻璃和钢材表面的接触角,对无机盐离子、表面粗糙度及润湿历史在油水固三相体系中的作用进行了研究。实验结果显示：碳钢具有憎油性,有机玻璃具有憎水性。在两种材料表面,预润湿的一相均表现出阻碍另一相润湿固体表面的倾向;离子浓度的增加提高了固体表面的憎油性,以上两种现象在碳钢表面表现的更为明显。此外,固体材料既影响最终的润湿接触角,也影响液体在固体表面的润湿进程,碳钢表面润湿稳定所需的时间远远大于有机玻璃表面润湿所需的时间,该现象会对含水输油管道中腐蚀位置的分布产生影响。     

我国发明一种功能化聚烯烃长效流滴膜

聚乙烯树脂被广泛应用在农用流滴膜上，但是非极性的聚乙烯亲水性差。要解决聚乙烯树脂亲水性问题，一般采用两种方法，一种是内添加法，就是将具有表面活性的流滴剂制成母粒，与聚烯烃树脂混合后吹膜，使具有亲水基团的流滴剂逐渐地迁移到薄膜表面，用水润湿，凝结在薄膜表面的细小水滴迅速扩散展开形成水膜顺薄膜流下，     

玻璃基片上磁控溅射制备纳米TiO2薄膜的亲水性能研究

采用射频磁控溅射法制备了纳米TiO2薄膜,应用原子力显微镜观察了薄膜表面形貌,通过测量薄膜表面水滴直径计算接触角的方法研究了TiO2薄膜的亲水性能,发现磁控溅射制备的TiO2薄膜在紫外灯照射下有明显亲水性.     

矿物颗粒表面润湿程度的表征及应用

为表征矿物颗粒表面的润湿性,应用表面化学理论分析了润湿接触角、润湿热与润湿程度的关系,探讨了润湿程度的表征方法。结果表明：矿物颗粒润湿是自发过程,润湿类型决定润湿程度;润湿热与润湿接触角成反比,两者均可表征矿物颗粒的润湿程度。应用实例验证了润湿热表征矿物颗粒润湿程度和润湿过程的可行性,为科学研究和生产实际提供了技术理论支持。     

煤层注水中粘尘棒溶液对接触角的影响

研究了煤层注水中添加粘尘棒溶液降低接触角、缩短接触润湿时间的除尘方法.通过测定和分析粘尘棒溶液不同浓度下七种煤样的接触角和润湿时间,比较得出了七种煤样的临界表面张力,为35.0 mN/m,发现注入水的表面张力是增加煤层注水湿润效果的主要因素.该法可以大大提高煤层注水降尘效果,而且添加工艺简单,方便实用.     

地层流体对压裂用疏水支撑剂润湿性的影响

通过Washburn法测试了两种疏水支撑剂的三氯甲烷接触角,考察了疏水支撑剂经模拟地层流体在不同条件作用后的润湿性变化情况。实验研究表明:经模拟地层水浸泡的疏水支撑剂,其表面润湿性向亲水性方向转变,且温度越高、地层矿化度越高和作用时间越长,支撑剂的表面润湿性愈向亲水性转变;而经模拟油浸泡的疏水支撑剂,具有相似的规律,但其表面润湿性是向亲油性(疏水性)方向转变。     

基于螺线拟合的高精度接触角测量方法

液滴在表面上的接触角是表征材料表面性能的重要参数，在流体力学、表面化学、医学等学科中具有重要应用。高精度的接触角测量与三相接触点的准确定位和拟合曲线的吻合程度密不可分，因此提出一种新的接触角测量方法。首先，基于Harris角点检测算法实现液滴三相接触点的自动检测，通过角点间的距离进行筛选，在筛选出角点的基础上进行亚像素角点检测，得到精确的三相接触点的位置。其次，针对多项式曲线拟合疏水和超疏水液滴轮廓不准确的问题，使用对数螺线和阿基米德螺线对液滴轮廓进行拟合，并求出拟合曲线在三相接触点处的切线，得到准确的接触角测量值。最后，对多幅液滴图片进行测量验证，结果表明本方法不仅适用于测量静态接触角，还适用于测量动态接触角，且接触角自动测量结果与电子量角器测量结果基本一致。     

木质材料动态润湿性能的表征

润湿性表征胶粘剂与木质材料接触时在木质材料表面上粘附、渗透及铺展的难易程度和效果.笔者根据木质材料的结构与性能特点,建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用系数K来评价材料的润湿性能.运用该模型对异氰酸酯(MDI)和脲醛树脂(UF)在中密度稻草板(MDSB)表面的润湿性能进行了研究,得出MDI的K值较大,MDI在中密度稻草板表面的润湿性能较好.     

强碱三元复合驱储层物性变化特征研究

三元复合驱技术是油田高含水后期进一步提高采收率的重要手段,但是强碱三元复合驱后对于的储层的伤害是不容忽视的,为了更好的研究微观孔隙变化情况我们通过微观孔隙实验利用原子力显微镜和OCA接触角测定仪对于空隙结构变化以及接触角进行了检测和详细分析。结果表明：三元复合驱后,储层岩石向中性润湿变化,Ca2+与阴离子活性剂间的结合作用有可能使硅石表面从水湿向油湿转化,表面活性剂对油藏岩石的润湿作用受地层水中无机离子协同作用的影响。     

Effect of magnesium and nickel coatings on the wetting behavior of alumina toughened zirconia by molten Al-Mg alloy

The wettability of alumina toughened zirconia (ZTA) by Al-Mg alloy was investigated using the sessile drop technique. The effects of nickel coating, magnesium content, nitrogen atmosphere, and processing temperature on the contact angle between the molten alloy and the substrate were determined. Likewise, the effect of these factors on the wetting properties was studied. The results showed that the nickel coating on the ceramic substrate caused a significant reduction in solid/liquid surface energy and the contact angle decreased obviously. The presence of magnesium in the molten aluminum alloy in nitrogen atmosphere reduced the contact angle effectively. The presence of magnesium in the alloy must be at a minimum amount of 2wt%-3wt%. Moreover, it was suggested that some chemical reactions in the Al-Mg-N system led to the production of Mg₃N₂ and AlN compositions. These compositions improved the wetting properties of the systems by reducing the surface energy of the molten. It was shown that increasing the temperature is also an effective factor for the enhancement of wetting properties.     

箭型排布的矩形微槽平板上液膜流动特性

光滑平板降膜受表面张力和接触角的影响易收缩成溪流,导致传热表面出现干斑,为解决这一问题,提出箭型排布的矩形微槽平板。通过可靠的computational fluid dynamics（CFD）计算模拟两相流理论,建立三维非稳态平板降膜数学模型,研究了箭型排布的矩形微槽平板上的液膜流动特性,并探究了微槽宽度、深度及箭型夹角对液膜在平板上铺展效果的影响。结果表明：箭型排布的矩形微槽可有效增大液膜在平板横向的铺展面积,使液膜润湿面积增大,减少平板表面干斑;在120°箭型结构下,矩形微槽最优参数为宽0.5 mm,深0.3 mm,此时可将比湿面积由光板表面的62%~89%提高到84%~94%;低雷诺数时,120°箭型结构对液膜横向铺展引导效果显著,雷诺数增大时,90°箭型结构引导效果更好。     

基于有理函数的高速轧机角接触球轴承接触角曲面拟合

利用有理函数拟合方法,在轴向力和转速变化的条件下对轴承接触角的变化进行曲面拟合,得出函数表达式,并对实例进行了分析。