基于磁致链化效应的磁控粗糙表面及其疏水特性

基于自清洁、表面减阻等技术需求，近年来，超疏水表面及其制备技术广受关注基于铁磁颗粒在聚合物基体中的磁致链化，通过构建具有微米级随机山状突起特征的磁控粗糙表面(magnetic roughness surface, MRS)，其水滴接触角可达150°以上，呈现超疏水特性通过对MRS制备过程中固化磁场强度、铁磁颗粒粒径及含量等因素进行研究，建立了MRS规则锯齿结构模型，仿真分析了锯齿结构高宽比和间距比对表面疏水性的影响     

含氟丙烯酸酯的细乳液共聚合研究

以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,以SDS/FS-3100/OP-10为复合乳化剂,以十六烷为助稳定剂,采用细乳液聚合的方法,合成了不同氟含量的含氟丙烯酸酯共聚物。采用破乳沉淀的方法获得了含氟丙烯酸酯共聚物固体产品。采用红外光谱对共聚物的结构进行表征,结果表明,通过细乳液聚合法可以有效实现全氟烷基乙基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的三元共聚。水接触角测试表明,当含氟单体摩尔比例为5.7%时,共聚物的水接触角可以达到112°,体现出较好的疏水性。对共聚物的热性能表征结果表明,含氟丙烯酸酯共聚物的起始分解温度为354.2℃,比不含氟的丙烯酸酯共聚物起始分解温度高出40℃,耐热性能较好。     

水在不同管径超疏水性微管内的流动特性

在改性有机硅稀溶液中加入2%全氟辛基氟硅烷以及添加剂配制成超疏水液,采用滴定法在内径分别为0.447、0.728和0.873 mm的3种微铜管内壁实现微米级超疏水性涂层涂覆,其水滴表观接触角超过150°。建立微管内流动特性实验系统对超疏水性处理的减阻规律进行了实验研究,分别测量了雷诺数为100~3 000时去离子水流过处理前后微铜管时的内部摩擦阻力系数f。研究发现,内壁面的超疏水性处理显著降低了微管内的流动阻力,且该影响随微管内径的增加而增大,实验范围内流动阻力系数最大降幅达29.08%。超疏水涂层使得微管内的流动转捩现象出现滞后,且转捩Re随微管管径增加而略有增大。     

微波辅助氢氧化钠改性沸石及其对Zn~(2+)的吸附

利用微波辅助Na OH对天然沸石进行改性,在单因素实验的基础上对改性条件进行了优化,得出沸石改性的最优实验条件为:Na OH改性液浓度为0.5 mol/L、微波功率480 W、微波辐射时间5 min.探讨改性沸石对Zn2+的吸附行为.结果表明:改性沸石对Zn2+的吸附能力明显增强.在优化实验条件下对质量浓度为50 mg/L的Zn2+的去除率达95.68%.Langmuir吸附模型比Freundlich吸附模型能更好地模拟改性沸石对Zn2+的吸附过程,吸附动力学方程以准二级动力学方程拟合的效果最优.     

微结构疏水表面的液滴浸润特性

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底采用光刻蚀法制备了具有不同粗糙度的微方柱结构疏水表面,研究了微结构疏水表面的液滴浸润特性.结果表明,微方柱高度对表观接触角影响很小,但会显著影响疏水表面液滴浸润状态的稳定性,当微方柱边长和间距一定时,存在一个临界高度,当微方柱高度大于该临界值时,液滴具有良好的稳定性.通过对不同温度下疏水表面液滴浸润状态的研究表明,在露点温度至环境温度区间内,随着温度的增加,表观接触角呈增大趋势;在环境温度至沸点温度区间内,随着温度的升高,表观接触角呈减小的趋势.研究认为,合理的微结构尺寸和应用环境温度对液滴浸润状态的稳定具有重要意义.     

纳米材料抗菌性能的研究

基于纳米材料的抗菌特性,采用纳米沸石银和纳米沸石锌作为抗菌材料,研究其对垃圾堆肥样品的抑菌效果.研究结果如下:2种纳米材料均具有抗菌作用.从同一菌液浓度的抑菌圈大小看,纳米沸石-Ag对细菌的抑制效果优于纳米沸石-Zn,这2种材料的抑菌圈大小均随着菌液稀释度的增大而增大;纳米沸石-Ag的最小抑菌浓度为3 mg/mL,最大杀菌浓度为28 cfu/mL.而纳米沸石-Zn的最小抑菌浓度为0.5 mg/mL,最大杀菌浓度为0.28 cfu/mL.纳米复合沸石的质量浓度越高,作用时间越长,抑菌效果越好.综合比较,纳米沸石-Ag抑菌效果优于纳米沸石-Zn.     

预处理对5A沸石吸附性影响及其再生性研究

实验研究了不同的预处理条件对5A沸石分子筛吸附分离烟气中CO₂造成的不同影响。找到了最佳的预处理条件是100℃烘箱内干燥2h,再放入400℃高温马弗炉煅烧2h,干燥器中冷却至室温,得到的5A沸石分子筛能够达到对烟气中CO₂的最佳吸附分离效果。还研究了5A沸石的循环再生性能,经过9次循环使用,CO₂的吸附分离体积一直在50%以上,说明5A沸石循环再生性能良好。     

超快激光制备超疏水超亲水表面及超疏水表面机械耐久性

近年来,受大自然的启发,具有特殊润湿性的仿生结构表面因其在日常生活和工业生产领域的广阔应用前景引起了研究者的广泛关注.同时,超快激光的快速发展为材料表面结构的加工提供了新的强大工具,在超疏水或超亲水表面结构的制备方面取得了一系列突出的成果.但迄今为止,已经商业化的超疏水表面仍然非常有限,其中关键的问题是超疏水表面的机械耐久性问题.本文基于超快激光加工方法,总结了仿生微纳结构制备和应用方面的最新研究进展,重点介绍了几种具有特殊润湿性的疏水和亲水表面结构,并对超疏水表面的机械耐久性问题及其测试方法进行了阐述和总结,最后讨论了该领域存在的一些问题及未来的发展方向.     

疏水蛋白rHGFI与rHFBI的发泡能力研究

将巴斯德毕赤酵母异源表达出的疏水蛋白rHGFI和rHFBI修饰硅化玻璃后进行玻璃表面接触角测定.结果显示:蛋白处理的硅化玻璃表面由疏水变为亲水.蛋白溶液表面张力测定结果表明:rHGFI和rHFBI是表面活性非常强的蛋白,均可使表面张力降低.以常用的食品乳化剂酪蛋白酸钠为对照,检测rHGFI和rHFBI蛋白的发泡能力和泡沫稳定性.0.1%的rHGFI和rHFBI蛋白溶液发泡能力明显高于同浓度的酪蛋白酸钠溶液,rHFBI蛋白溶液的泡沫稳定性最佳.     

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。