铝片衬底上氧化锌纳米结构的水热合成

以氯化锌溶液和氨水为原料,采用水热合成方法,在铝片衬底上制备出多种氧化锌纳米结构.X射线衍射和扫描电镜分析结果表明:铝衬底上的氧化锌为纤锌矿结构,所得氧化锌结构包括六边形片状结构叠合而成的花形、棒状、管状结构等.随着反应时间的增加,产物中会同时出现大量棒状及管状氧化锌;pH值对氧化锌纳米结构的尺寸、形貌有较大的影响.     

环境湿度对超疏水翅片结霜特性的影响

为揭示超疏水翅片在不同环境湿度下的结霜特性及抑霜性能,制备了接触角为161.5°的超疏水翅片,并通过搭建翅片表面结霜实验平台,获取了环境相对湿度分别为65%、75%、85%和95%条件下,超疏水翅片的结霜特性及抑霜性能.实验结果表明：结霜初始阶段凝结液滴的生长行为受相对湿度影响,凝结液滴的冻结时间随着相对湿度的增加而减少,但湿度对液滴冻结前翅片表面覆盖率的影响并不明显;结霜时间为45 min时,几种环境相对湿度下的霜层高度分别为0.26, 0.42, 0.65, 0.93 mm,虽然超疏水翅片的霜层高度随着环境相对湿度的增加而增加,但与普通翅片相比,其在不同湿度条件下均能有效抑制结霜.     

超疏水钢表面的制备及其抗结霜性能

为了改善传统钢铁表面较差的抗结霜性能,对钢片表面先后进行高能微米喷丸处理和氟化处理,采用扫描电子显微镜、接触角测量仪和抗结霜试验设备研究了钢片表面形貌、浸润性和抗结霜性能的变化.结果表明,高能微米喷丸处理在钢片表面成功构建了微米一纳米复合结构,且喷丸尺寸越细小,得到的微观结构越细小均匀.喷丸一氟化复合处理后,钢片表面与水滴接触角可高达160.,滚动角小于2.,显示出超疏水性和低黏附性.低温结霜试验表明,制备的超疏水钢片在试验过程中只有少量的霜晶出现,而未经处理的钢片已形成霜层.分析认为超疏水钢表面与水滴间的热量交换较小,水滴不易凝结,从而有效地提高了抗结霜性.抗结霜性良好的超疏水钢有望在热交换器或低温运行设备等领域获得应用.     

具有微纳结构超疏水表面的槽道减阻特性研究

目前一系列实验研究表明,在由一级微米结构或一级纳米结构构成的超疏水表面制成的槽道中,在层流的条件下,存在明显的减阻效应.但是以往的实验中,所采用的超疏水表面均是由一级微米结构或者纳米结构构成,并且流动槽道的尺度均是在微米量级,对于宏观尺度槽道中的流动减阻没有相应的研究.在本文中,首先介绍了一种全新的利用碳纳米管构建具有微纳二级结构的超疏水表面的方法,然后在由该表面构成的宏观尺度的槽道进行了流动阻力特性实验,实验发现由微纳二级结构构建的超疏水表面形成的宏观尺度槽道中,在层流条件下,依然具有减阻效应,且最大减阻达到36.3%.同时利用mirco-PIV技术对槽道内的流动速度进行了测量,与传统的壁面无滑移理论不同,在超疏水槽道内,发现在壁面处流体存在明显的速度滑移.     

仿生制备氧化锌纳米棒阵列超疏水表面

通过模仿荷叶表面微观结构和表面化学成分的方法,以玻璃为基底在溶液中生长ZnO纳米棒并经表面低自由能化修饰,从而成功制备了ZnO纳米棒阵列超疏水表面.经接触角测量仪表征,该超疏水表面静态水接触角为156°,扫描电镜分析表明所制备的ZnO纳米棒均具有100 nm左右的直径,这种微纳米的复合结构是赋予材料表面超疏水性能的主要因素.最后采用Cassie模型对该超疏水表面的超疏水性能进行了理论分析.     

超疏水/超亲油膜的制备及其油水分离性能

以金属铜丝网为基体，利用表面控制氧化法制备了新型超疏水/超亲油膜。首先用过硫酸钾和氢氧化钾溶液浸泡铜网制备氧化铜膜，然后用正十二硫醇和十四酸对其改性。结果表明，加入十四酸可改善膜表面微结构的尺寸和致密性，所制得膜的疏水性优于仅用正十二硫醇进行改性的膜；当十四酸的浓度为1mol/L时，所制备膜的疏水性最好，水在膜上面的接触角可达158.°。将所制备的膜用于油-水混合液的分离，起始含油量3g/L，当油相以半乳化状态存在于混合液中时，分离后水中含油量小于0.3g/L；当油相以完全乳化状态存在于混合液中时，分离后水样中含油量约为0.8g/L。     

纳米ZnO的表面改性研究

研究了纳米ZnO表面改性的影响因素，确定了最优改性剂和改性条件。通过正交实验以月桂酸钠为改性剂、用量为15％、pH值为6、改性时间为1．5h时，改性后的纳米ZnO的亲油化度达到79．2%，能较好地分散于甲醇和二甲苯中。     

超疏水/超亲油RGO/TiO2@MS海绵的制备及油水分离性能

文章采用浸渍法制备一种表面柔软的超疏水/超亲油还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, RGO)/二氧化钛(TiO₂)三聚氰胺海绵(melamine sponge, MS)(RGO/TiO₂@MS),可实现油水的高性能和高效率分离。RGO/TiO₂纳米复合材料与MS的结合赋予两亲性MS超疏水和超亲油性能(水接触角152°、油接触角0°),实现三维MS材料有效、快速的油水分离,其油水分离效率高于99.5%,有良好的机械稳定性、化学稳定性和持久的抗污染能力。此外,在使用RGO/TiO₂@MS三维材料对以正已烷为模型油的油水乳液进行油水分离中,重复吸油—挤压—吸油步骤100次后,RGO/TiO₂@MS三维材料仍然具有优异的油水选择性,且分离效率仍可达95%以上,因此该材料具备可循环利用的优点。研究结果表明,RGO/TiO₂@MS是一种技术简单、可以快速生产、可重复性高的超疏水/超亲油三维新型油水分离材料,同时具备经济性和环境友好性,可在实际...     

结霜与微尺度表面特性的实验研究

针对翅片式蒸发器表面的结霜问题，提出了一种新的实验研究方法，即利用CSPM2000(扫描探针显微镜)对两类材料冷表面进行扫描记录，同时利用专门的CCD摄像与显微镜系统，观测两类材料表面的整个结霜过程，从而探讨微观表面结构与材料表面霜层形成的关系．实验结果表明，材料的表面粗糙度对结霜有很大影响，表面光洁度好，霜沉降量较小。     

泡沫铜纳米针超疏水表面电化学构建技术及其油水分离特性

采用电化学氧化法,在泡沫铜多孔材料表面构建了纳米针结构.利用扫描电子显微、X射线衍射图谱分析及油水测试方法研究了电流密度对表面微观形貌、组成成分、润湿性和油水分离特性的影响.结果表明,增大电流密度可促进Cu(OH)2纳米针绒毛状微米团簇的生成,形成微纳复合结构,使超浸润性和油水分离特性明显提高.当电流密度为6 m A/cm2时,泡沫铜表面具有微纳复合结构.表面经改性后,水滴的静态接触角为161°,滚动角为7.2°,油滴则在表面完全润湿铺展,油水分离效率高达98%.同时,此改性表面显示出良好的抗水冲击性和耐水压性.     

ZnO纳米线与硫掺杂TiO2微/纳复合材料的制备及其光催化活性

采用水热法制备了ZnO纳米线与硫掺杂TiO2（ZnO/S-TiO2）微/纳复合光催化剂,通过SEM、XRD、XPS对复合光催化剂进行表征,探讨了硫掺杂量和煅烧温度对该复合催化剂光催化性能的影响。结果表明,ZnO微米线表面形成了粒径较为均一的纳米S-TiO2颗粒,硫掺杂TiO2中形成了Ti-O-S键;当硫掺杂量为0.8mol%并经500℃高温煅烧的复合光催化剂对菲的降解呈现出最好的光催化活性。     

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.     

微细铣削加工表面形貌的分形特征

微细铣削加工表面形貌特征的评价与表征对微细切削加工表面的形成机理、加工表面的形成与工艺参数之间的关系等的研究有重要意义。应用分形几何理论,采用盒计数法对微细铣削加工表面形貌进行研究。结果表明:微细铣削表面具有明显的分形特征,其盒计数维数在1.32～1.42之间,说明其加工表面形貌比较复杂,同时证明加工表面轮廓的分形维数D与表面粗糙度Ra没有相关性,进而可以从分形维数D与表面粗糙度Ra两方面对微细铣削加工表面形貌特征进行综合评价。     

植物叶表的润湿性能与其表面微观形貌的关系

对疏水植物———稗草、狗尾草、虎尾草以及亲水植物———苘麻和菊芋叶表的扫描电镜(SEM)对比分析发现:植物表面微观形貌的特征对亲水与疏水性能具有重要作用.疏水性植物叶表普遍具有微观颗粒状突起单元,单元直径约为5μm;亲水性植物叶表形貌典型特征是具有分布密度均匀的200~400μm长的针状毛刺,依其刺破水膜导致水滴在叶表迅速铺展而形成亲水效果.     

亲水和疏水的咪唑阳离子型离子液体研究进展

对烷基咪唑阳离子型室温离子液体的合成、结构、性能及应用等方面的研究进行了介绍。     

有机物亲疏水特性对超滤膜污染的影响

以实验室配制的不同亲疏水性比例的水样，经超滤膜过滤，观察有机物亲疏水性对膜污染的影响．结果显示：过滤末期含疏水性最多的腐殖酸水样跨膜压差最高，疏水性有机物与亲水性有机物比例为3／7～1／2的水样跨膜压差最低．考察水样Zeta电位及粒径，发现疏水性有机物与亲水性有机物比例为3／7～1／2的水样Zeta电位值比其他水样低约40％，粒径比其他水样大约7％．结果表明：在疏水性组分较多时（大于60％），疏水性有机物是造成膜污染的主要原因；在疏水性组分较少时（小于40％），水样中胶团可压缩性是造成膜污染的主要原因．     

表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌及光致发光性能的影响

以硝酸锌、氢氧化钠为原料,采用水热法制备出氧化锌微纳米晶,并研究了表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌的影响,探讨了不同形貌氧化锌微纳米晶的生长机理。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及光致发光谱（PL）等测试手段对产物的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,借助表面活性剂CTAB、SDBS、PVPK90可分别制得片状、棒状和花状纤锌矿型氧化锌微纳米晶,3种形貌的氧化锌微纳米晶均具有光致发光特性,尤其片状ZnO微纳米晶的光致发光峰最强。     

水泥预加固-人工冻结联合工法加固地层冻胀特性

为研究采用联合工法施工,能够有效控制土体冻胀位移的施工参数,本文以广州地铁十四号线某联络通道冻结工程为背景,通过有限元软件建立联络通道冻胀位移场三维数值模型,研究了盐水温度和水泥掺量对土体冻胀位移的影响,并计算不同冻结壁厚度下地表冻胀位移量以及联络通道开挖土体的塑性区域,在满足施工安全的前提下,进一步对冻结壁设计参数进行优化,以减小土体冻胀位移。结果表明：采用水泥预加固-人工冻结联合工法施工,当水泥掺量设定为12%,盐水温度控制在-25℃~-31 ℃时,积极冻结末期,地表冻胀位移能够满足工程监测要求;水泥掺量设定为12%,冻结壁厚度设定在1.8m,盐水温度控制在-31 ℃。可见相对于原施工方案,采用联合工法施工,积极冻结末期地表冻胀量减小了73%。     

壁面结霜初始状态实验研究

对自然对流条件下干燥和湿润2种初始状况平板表面上的初始结霜现象进行了显微观测.实验结果表明,表面稳定温度愈低,结霜发生愈早,临界温度也愈低.干燥表面上凝结的液滴及随后冻结的冰粒形状较湿润表面的规整且接近圆形.干燥表面发生结霜较湿润表面早,其差别随表面稳定温度的降低而减小.表面稳定温度高于-15 ℃时,2类表面的临界温度几乎相同;随着表面稳定温度降低,干燥表面的临界温度较湿润表面低,其差别随着表面稳定温度的降低而增大.分析表明结霜临界状态时冰粒的大小及其在冷表面上的分布具有分形特征,并提出一基于分形理论定量描述其特征的方法.干燥和湿润2种表面上临界结霜时冰粒的平均直径并无显著差别,而湿润表面上的冰粒表面覆盖率较干燥表面的大.     

亲水性PU预聚体对PU/水玻璃注浆材料的增容性研究

以MDI-50和PEG400为单体合成端NCO的亲水性聚氨酯预聚体,利用预聚体制备改性PU/水玻璃双组分杂化注浆材料.对注浆材料固结体的力学性能和断面形貌进行表征,结果显示,亲水性预聚体对聚氨酯/水玻璃两相的相容性改善明显,注浆材料的黏结、拉伸、冲击强度显著提升.结合预聚体黏度综合考虑,以nNCO/nOH为2时合成得到的预聚体,添加量w为25%时,浆液黏度较低,流动性好,且固结体的综合力学性能最佳,其中黏结强度为4.32 MPa,冲击强度为16.9kJ·m~(-2).