超疏水型生态修复材料的制备及性能影响规律

为提高砂质土壤保水蓄水能力,制备出一种性能优异的超疏水型生态修复材料,以砂质土壤为芯料,通过调整覆膜材料的种类、掺量和芯料级配,并在芯料表面构建纳米粗糙结构,探究该材料防渗性和透气性的影响规律。结果表明：在选取覆膜材料时,疏水树脂的表面能应小于30mN·m^-1;为提升该材料的防渗性能,芯料级配分布的相对标准偏差α应大于0.35;在材料具备低表面能的前提下,加入纳米级材料增大粗糙度,可显著提高超疏水型生态修复材料的防渗性能。用掺量为1%的氟硅树脂对大漠砂覆膜后,加入掺量为0.3%的纳米SiO₂在表面构建粗糙结构,所制得的超疏水型生态修复材料耐静水高度可达48cm。     

浸泡法快速制备超疏水黄铜表面

采用化学蚀刻和溶液浸泡相结合的方法制备具有超疏水性的黄铜表面.按比例配置HCl、HNO3和HF的混合溶液蚀刻黄铜,蚀刻后用硬脂酸溶液进行修饰以获得接触角大于150°的表面.通过扫描电镜对表面结构的观察以及能谱分析,发现蚀刻后的表面具有片状和微小乳突组成的微/纳二级结构,修饰后的这些结构可以捕获大量空气.根据Cassie模式的计算方程,水滴与空气的接触面积约占总接触面积的94.11%.实验研究了不同蚀刻时间对试件表面润湿性的影响,理论分析微结构的形成机理.发现最佳制备条件为：蚀刻时间5 min,浸泡时间1 h,此条件下制备的试件的接触角达到164.5°.
     

On the measurement of slip length for liquid flow over super-hydrophobic surface

To design a surface with large slip or larger drag reduction is a pop issue in the fields of liquid transporting and body swimming. In this context, it is a crucial problem to measure the slip length for these surfaces. Here we propose a novel method by using rheometer for this objective. This method is implemented by designing the distribution of the super-hydrophobic area on the sample. Using this method, a slip length of 40 μm for 70 wt% glycerin flow over a super-hydrophobic surface with stripe structure （the period, width and height of ridges are 150 μm, 40 μm and 65 μm, respectively） is measured. The result shows that the slip length measured using this method is in good agreement with former results measured by other methods. This method is fit for measuring the slip length of super-hydrophobic surface whose structure ranges from microto nano-scale.     

Effect of upper contact line on sliding behavior of water droplet on superhydrophobic surface

With a low surface energy, high apparent contact angle(>150°) and low sliding angle(<5°), superhy- drophobic surface has recently been attracting a great deal of attention. The true factor determining the sliding angle still remains unclear. In this paper, various superhydrophobic silicon surfaces with pillars are fabricated by photolithography and hydrophobized with octadecyltrichlorosilane (OTS). Relations between sliding angles and micro-structured surfaces are being investigated in detail with 10 mg wat...     

耐磨透明超疏水薄膜的制备及工艺研究

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法,在酸性条件下,制得无色透明SiO2溶胶,作为上下层;以表面疏水处理的SiO2粉体(R974)为中间层;制备"SiO2溶胶/R974/SiO2溶胶"三明治式涂层于玻璃基板表面;经氟硅烷修饰可得到透明耐磨超疏水薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)表征,膜层具有分层凹凸结构.所得膜层接触角大于150°,可见光透射比为85.6%,雾度小于2%.经耐磨性测试后,接触角为102.0°,可见光透射比为85.6%,雾度小于1.0%.考察了溶胶浓度、热处理温度和涂膜方式对膜层性能的影响.     

从自然到仿生的超疏水纳米界面材料

浸润性是固体表面的重要特征之一，它是由表面的化学组成和微观几何结构决定的。日前我们关于荷叶和水稻叶的研究显示，一种具有较大接触角和较小滚动角的超疏水表面，需要微米和纳米级的结构有机结合形成复合结构，而且表面微观结构的排列方式会影响水滴的运动趋势。通过对水黾腿表面结构的详细研究，得到了超疏水性质与微、纳米结构取向之间的关系。据此，我们已成功制备出了超疏水和超双疏的纳米界面材料，并实现了热响应性和光响应的超疏水与超亲水可逆“开关”材料。     

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。     

基于SPH应力修正算法的液滴撞击超疏水壁面模拟分析

 针对SPH方法中的压应力不稳定问题,提出一种改进的Quintic核函数,相对于传统的“钟形”核函数可以更好地改善SPH模拟过程中粒子的聚集现象。应用改进模型对液滴撞击超疏水壁面过程进行模拟研究,根据撞击后液滴铺展的运动特征,分析了影响壁面摩擦阻力的因素以及摩擦阻力的作用区域。结果表明,当壁面相对浸润直径φ<1时,撞击后液滴铺展受壁面黏度系数υ'的影响不明显,而当φ≥1时,相同条件下υ'越大液滴铺展速度越小,壁面相对浸润直径的最大值φ_max越小,因此φ≥1为撞击后液滴铺展过程中壁面摩擦阻力的主要作用区域;壁面黏度系数υ'值对撞击后液滴铺展时间影响较小,不同υ'条件下液滴铺展达到φ_max的时间相近,在相同壁面条件下液滴铺展受到的摩擦阻力会随着撞击速度v₀的增加而变大,υ'与v₀大致按二次抛物线变化。     

锌基底上超疏水表面的制备

采用硝酸为刻蚀剂、CS2与液体石蜡的混合溶液为疏水剂,经简单处理在锌基底上构建了微纳米结构,通过SEM,XRD等进行了结构表征和疏水性能测试．结果表明锌表面经过硝酸溶液刻蚀处理后具有了树立的不规则排列的片状结构,形成了一个阶层,表面上的阶层结构对超疏水性起到了一个关键的作用．     

自组装合成超疏水聚苯胺片状多级结构

采用无模板-化学氧化聚合法,在全氟辛酸(PFOA)的水溶液中以过硫酸铵(APS)为氧化剂聚合苯胺(Ani)自组装合成超疏水聚苯胺(PANI)片状多级结构.利用SEM,FT-IR,XRD和UV-vis对其形貌和结构进行了表征.当PFOA浓度为0.002 4 mol/L,聚合温度为25℃时,氧化剂APS的量与苯胺相同;Ani浓度为0.022mol/L时,合成的PANI为长几十微米宽大约为2~5μm的片状结构,该片状结构表面由长大约1μm直径约为100nm的PANI纤维组成;而Ani浓度为0.044mol/L时,合成的PANI长为20μm左右宽大约为2~3μm的片状结构,该片表面布满短而粗的不规整纤维,并且发现它们的水接触角分别为149°和151°,表明该材料具有超疏水性能.