电化学刻蚀及类金刚石薄膜对2024铝合金疏水性能影响

材料表面的疏水性决定了其耐蚀及防污性能.采用电化学刻蚀技术在2024铝合金表面制备具有微-纳米尺寸的粗糙结构,再利用等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备类金刚石薄膜,采用半球法计算刻蚀及镀膜后的接触角,利用扫描电镜观察刻蚀后的表面形貌,研究刻蚀电流密度及刻蚀时间对薄膜疏水性能的影响机制.结果表明,电化学刻蚀能够明显改善2024铝合金的表面疏水性.本实验范围内,刻蚀时间为100 s且电流密度为2.6 A/cm2时,试样表面微/纳浮突结构相对均匀,疏水性能较高;镀DLC膜后,表面自由能为32.32 mN/m,仅为基体的一半;低自由能进一步提高铝合金表面疏水性能.     

铝合金表面化学复合镀研究

在铝合金表面进行Ni-P -SiC化学复合镀 借助扫描电镜、能谱仪、显微硬度计等仪器对复合镀层的表面状态、组织结构及性能进行综合分析 结果表明 ,随着镀液中SiC粒子添加量的增加 ,镀层中SiC的含量也不断增加 复合镀层中SiC粒子均匀分布于Ni-P基体 ,通过系列的工艺实验 ,找出了SiC的最佳添加量 同时对铝合金的预处理工艺进行对比研究 ,简化了铝合金表面化学镀的预处理工艺     

化学刻蚀法制备铝合金基超疏水表面

采用简单化学刻蚀法对铝合金基体进行腐蚀,得到了粗糙表面.然后对铝合金粗糙表面进行氟化处理,得到了具有超疏水的表面.研究了不同刻蚀时间以及不同刻蚀液浓度对表面疏水效果的影响.结果发现:在实验的参数条件下,不同刻蚀时间下,接触角随着氢氟酸刻蚀时间的增加,先增加后减少,当氢氟酸刻蚀时间为7 min时,所得试件水的接触角最大.不同刻蚀液浓度下,接触角随着盐酸浓度的增加,先增加后减少.当盐酸浓度为4 mol/L时,所得试件水的接触角最大.     

化学刻蚀硅制备太阳能电池减反射结构的研究进展

硅基太阳能电池的关键技术之一是在硅表面制备高效减反射结构,化学刻蚀法是制备减反射结构的最常用方法,其研究热点为贵金属辅助化学刻蚀技术,综述了化学刻蚀硅制备太阳能电池减反射结构的主要方法、刻蚀机理、工艺特征及应用等的研究进展,重点介绍了贵金属辅助化学刻蚀技术的最新研究成果.     

铝合金LY11超塑成形／扩散连接中的表面改性

采用化学浸镀锌法,在铝合金表面去除氧化膜的同时覆盖锌膜,以此改变铝合金表面的氧化状态,为实现大气环境、无中间合金条件下超塑成形／扩散连接（ＳＰＦ／ＤＢ）试验提供可能。结果表明,采用一定的浸镀液及工艺可获得最佳的表面覆盖效果;覆盖于连接表面的锌膜,改善了铝合金表面的氧化状态,且锌元素参与了连接过程的金属间互扩散,实现了大气无保护气氛条件下的超塑成形／扩散连接。     

铝合金表面化学复合镀研究

在铝合金表面进行Ni-P-SiC化学复合度。借助扫描电镀、能谱仪、显微硬度计等仪器对复合镀层的表面状态、组织结构及性能进行综合分析。结果表明,随着镀液中SiC粒子添加量的增加,镀层中SiC的含量也不断增加,复合镀层中SiC粒子均匀分布于Ni-P基体,通过系列的工艺实验,找出了SiC的最佳添加量。同时对铝合金的预处理工艺进行对比研究,简化了铝合金表面化学镀的预处理工艺。     

碱式硫酸镁晶须的表面改性

采用硬脂酸钠对碱式硫酸镁晶须进行了表面改性,应用改性前后碱式硫酸镁晶须的活化指数、吸油值、安息角来评价改性效果,并对改性前后的晶须进行了SEM,TG-DSC和FTIR表征.结果表明,硬脂酸钠对碱式硫酸镁晶须的改性效果显著,改性后的晶须活化指数由0.87%上升到99.21%,吸油值由488 mL/(100 g)下降到349 mL/(100 g),晶须表面由亲水变为疏水,晶须的流动性和分散性得到明显改善.表面改性过程对碱式硫酸镁晶须的热分解没有明显影响,硬脂酸钠与碱式硫酸镁晶须表面既有物理吸附又有化学吸附.     

复合改性剂对氢氧化镁的表面改性研究

采用硬脂酸钠/油酸钠/聚乙二醇6 000复配表面活性剂为改性剂,对氢氧化镁进行改性研究.通过改性前后氢氧化镁粉体的吸油值及其在液体石蜡中的吸光度等性能来评价氢氧化镁的改性效果,从而确定最佳改性条件,同时采用红外谱图研究了表面改性分子与氢氧化镁表面的作用机理.正交实验结果表明,在表面改性剂的质量分数为9％,硬脂酸钠/油酸钠/聚乙二醇6 000的配料比为2：2：1（质量比）,改性温度为60℃,改性时间为100 min条件下制备的产品性能优良,在石蜡中分散性良好,红外光谱显示表面改性剂分子在氢氧化镁表面发生化学吸附.     

模拟离子刻蚀过程3维表面演化方法

为了进一步研究刻蚀工艺机理来指导和优化刻蚀工艺,该文利用3维元胞自动机模型来实现表面演化方法,模拟等离子体刻蚀加工工艺,并着重探讨离子刻蚀过程的模拟。改进光线跟踪加速技术,提出了最近边界优先移动法实现刻蚀离子入射轨迹的计算;根据3维元胞自动机模型中表面演化特征,提出了一种邻域驱动拟合法来计算表面法线。实验结果表明,这些方法可以明显提高模拟方法的效率,满足快速仿真的要求。将该方法应用到实际硅刻蚀工艺的3维表面演化模拟,实验与模拟结果的对比也验证了该方法的有效性。     

碳酸氢钙改性及其热分解动力学

为了解决塑料加工中高温发泡剂问题，采用硬脂酸溶液包覆法改性碳酸氢钙，通过TG、FT-IR、XRD、SEM等技术对改性前后碳酸氢钙进行表征；利用热重-微商热重技术(TG-DTG)测定改性前后碳酸氢钙热分解曲线，应用Coats-Redfern与Achar法研究碳酸氢钙改性前后的热分解机理。结果表明：经硬脂酸溶液包覆法改性的碳酸氢钙能够有效地提高其初始热分解温度，当硬脂酸与碳酸氢钙的质量比为5∶1时，初始热分解温度从90.2℃提高至170.2℃,分解温度区间由81.9℃减小至27.6℃;硬脂酸溶液包覆法改性碳酸氢钙是物理包覆与化学包覆相结合的过程，改性过程中生成了硬脂酸钙；未改性碳酸氢钙最可几热分解机理函数是化学反应控制中的反应级数方程，改性碳酸氢钙热分解机理函数遵循“随机成核与随后生长”机理中的Avrami-Erofeev方程。     

BOPP膜表面接枝聚己内酯的研究

以异丙醇铝为催化剂,采用一步法和两步法在聚丙烯膜表面接枝聚己内酯。ATR-FTIR、XPS及表面水接触角测定分析证实了接枝反应的发生。采用一步法接枝可以得到平坦覆盖的接枝层,而用两步法接枝得到了细小颗粒分布的表面,膜表面氧与碳的摩尔比分别为0.167和0.141。接枝聚己内酯后,BOPP膜表面的水接触角由100°降低到82°。     

一种新型的瓷-铝复合太阳能板

研发了一种新型高效的瓷-铝复合太阳能板,由铝合金基体板、导流汇集管和纳米结构吸热涂层等组成。铝合金基体板为循环管与曲翅板集成化一体结构,采用6063耐蚀铝合金通过型材挤出机一次挤制成型;循环管和导流汇集管内壁涂覆厌水涂层,防止管道吸附水垢,增强耐蚀性能;将黑瓷粉、消光剂和树脂结合剂等原料粉末合成纳米黑瓷复合粉料,通过静电喷涂和高温固化工艺制成纳米结构吸热涂层,阳光吸收率高达0.96。实验结果表明,纳米结构吸热涂层热稳定性好,阳光长期照射下不会导致吸热涂层剥落;集成化结构的瓷-铝复合太阳能板导热性能优良,导热效率高达0.98;瓷-铝复合太阳能集热器的热效率约为43.6%,高于传统的太阳能集热器,制造成本比传统太阳能集热器平均低约14%。瓷-铝复合太阳能集热器在成本、寿命和效率方面更具优势,可用于建造大面积太阳能集热系统,能够满足当前太阳能产业发展的需要,具有良好的经济和社会效益,推广应用前景广阔。     

工业化超疏水TiO2涂层的简易制备和性能研究

为探究适合工业化生产用超疏水纳米TiO₂的绿色改性工艺,以饱和脂肪酸A、硅烷B、纳米TiO₂（P25）等为原料制备超疏水TiO₂粉末,与环氧树脂混合后利用喷涂法制备出超疏水涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和接触角分析仪对超疏水粉末和超疏水涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明：超疏水TiO₂粒子表面具有疏水性基团和微-纳米双重粗糙结构,粒子表面的静态水接触角为158°,滚动角为3°;当超疏水TiO₂与环氧树脂的质量比在3.2～3.5时,超疏水涂层既保持超疏水性,又与基底稳固结合,同时具有自清洁性和可修复性。该工艺操作简单方便,成本低,疏水性好,无需特殊设备,工艺环保,适应工业化生产,可用来大面积制备超疏水涂层,拥有较高的商业价值。     

取心工具用大尺寸疏水吸油海绵的制备与吸油性能研究

海绵取心工具(取心衬筒)中一种关键材料是高吸油海绵,为了满足钻井取心的使用需求,需要制备大尺寸、超疏水的吸油海绵。利用多巴胺(DA)氧化自聚(以NaIO₄为氧化剂)以及聚多巴胺(PDA)与疏水剂(十八胺,ODA)的反应,采用一步和两步浸涂法对小尺寸(30 mm×30 mm×10 mm)和大尺寸(910 mm×400 mm×10 mm)商用三聚氰胺海绵进行疏水改性;利用扫描电子显微镜(SEM)观察改性海绵的表面形貌,并测定其水接触角和吸油性能。结果表明：改性海绵表面形成了PDA粒子,两步法所得改性海绵的表面粒子细密、均匀;增大DA的质量浓度和提高氧化剂含量,海绵表面PDA粒子增多。确定了海绵改性的最优条件：DA质量浓度为4～6 mg/mL,DA与NaIO₄的质量比为1∶1,海绵在ODA溶液中的浸泡时间为2～4 h。在小尺寸样品研究结果的基础上,将大尺寸海绵在DA溶液中浸泡1 min,在空气中放置2 h,然后与ODA溶液反应4 h进行改性,所得大尺寸改性海绵的表面水接触角为152.6°,10 s时吸油量达90 g/g,并且多次吸油、析油后仍保持较...     

Fabrication of superhydrophobic AAO-Ag multilayer mimicking dragonfly wings

Inspired by the co-coupling of the non-smooth structure and the waxy layer inducing the hydrophobicity of dragonfly wing surface,we developed a simple and versatile method to fabricate a superhydrophobic surface with the dragonfly wing structures.In this work,Ag nanorods grew on highly ordered anodic aluminum oxide(AAO) surface via a galvanic reduction approach.Then the AAO-Ag multilayer was fabricated.Furthermore,the surface free energy of AAO-Ag multilayer was reduced by modifying with perfluorodecanethiol.The modified AAO-Ag multilayer was superhydrophobic and the static contact angle reached as high as 168°.X-ray photoelectron spectra(XPS) were used to characterize the chemical structure of the obtained products.The morphologies of AAO-Ag multilayer was similar to microstructure of dragonfly wing surface and presented hierarchical rough structure.The results showed that the co-coupling of the rough structure and low surface free energy induced the superhydrophobic performance of the AAO-Ag multilayer surface.     

Single-step fabrication of bionic-superhydrophobic surface using reciprocating-type high-speed wire cut electrical discharge machining

In this work, bionic-superhydrophobic surfaces on aluminum alloy 5083 are fabricated by reciprocatingtype high-speed wire cut electrical discharge machining based on the hydrophobic property of the rice leaf. Submillimeter-scale rectangular grooves are processed on the surfaces. The superhydrophobic surface has shown a static contact angle of 158°, which is similar to the rice leaf. The morphological features are characterized by scanning electron microscopy, showing that the craters and bumps are uniformly distributed on the surfaces of the rectangular grooves with porous nanostructures. The method proposed in this work has the advantages of using only one step,requiring no further procedure to lower the surface energy and processing a large-area surface efficiently.     

水热和硬模板辅助制备氧化铝空心球

以葡萄糖和硝酸铝为原料,采用水热和硬模板辅助技术成功制备了氧化铝空心球。分别通过葡萄糖催化聚合-原位离子吸附一步进行(一步法)或葡萄糖聚合成球-离子吸附分步进行(二步法)制备铝碳复合球壳结构,然后经分步煅烧氧化制得氧化铝空心球。进一步对产物表征结果表明:二步法得到的空心球壳结构稳定紧凑,大小均一,粒径在亚微米级;而一步法步骤简单,操作快捷,但产物结构疏松,粒径在微米级,空心球比二步法有序度要高。此外,对氧化铝空心球结构的形成过程和可能的机理以及二步法中碳球表面基团进行了分析和探讨。     

TLM钛合金表面二氧化钛三维结构纳米薄膜的可控制备及表征

为了提高血管支架医用钛合金表面的亲水性和抗溶血作用,采用阳极氧化工艺在近β型TLM(Ti-25Nb-3Mo-2Sn-3Zr)医用钛合金表面构建了具有纳米孔/纳米管三维结构二氧化钛(TiO2)纳米薄膜,并对其结构和性能进行表征.研究结果表明:通过控制一次阳极氧化电压和时间可获得具有上层为无序纳米孔、中层为有序纳米管、底层为有序纳米孔的三维结构TiO2纳米薄膜,该薄膜为无定形态;而采用二次阳极氧化工艺获得了纳米孔互贯网络的TiO2纳米薄膜,该薄膜表面更加平整,且表面孔隙率大、亲水性好,同时具有比一次阳极氧化薄膜更好的抗溶血作用,这为其应用于血管支架方面打下基础.     

植酸改性对AZ31镁合金表面细胞黏附性能的影响

用浸没法在AZ31镁合金表面制备植酸涂层,用携带能谱仪的扫描电子显微镜研究了表面涂层的化学组成和形貌,并用直接法和间接法分别在植酸改性前后的镁合金表面培养细胞,检测细胞存活率,考查人骨肉瘤细胞在植酸改性前后镁合金表面的黏附能力。结果表明：在镁合金表面形成均匀的植酸涂层,植酸改性前后镁合金对细胞存活率影响相近,但细胞在植酸改性前后镁合金表面的黏附能力存在显著差异,植酸改性可有效改善AZ31镁合金的细胞黏附性能。     

LDPE-丙烯酸体系光接枝表面改性的研究

通过研究低密度聚乙烯 (LDPE)表面光接枝前后对水静态接触角的变化,探讨了两步法光接枝丙烯酸表面改性的基本规律,并讨论了光照条件、光敏剂含量、单体种类等因素对表面改性效果的影响。结果表明,随着接枝量的上升,LDPE表面对水的接触角逐渐下降,达一定值后则变化不大;滤掉远紫外光后表面改性效果大大减弱;适当的光敏剂含量和单体浓度对表面改性比较有利,过高过低都不好;较丙烯酸而言,丙烯酰胺的表面改性效果稍好,而甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯则较差;相对于两步法而言,一步法在适当的光敏剂浓度下,从正面光照也能获得很好的表面改性效果,而从背面光照的效果则普遍不好。