超疏水涂料在自清洁与防腐蚀方面的应用

选取实验室自制环保型超疏水涂料,主要从所制备涂料涂层的自清洁性和防腐蚀性两方面来研究此涂料的实际应用价值和开发前景.以玻璃片和金属片为基底通过制备超疏水涂料并跟踪观察其置于自然条件下的表面清洁程度和防腐蚀状况,以接触角的大小和稳定性作为此涂料在自清洁性和防腐蚀性能方面的主要指标.实验结果表明,在水晶液蜡涂料和空白基片的对比下,超疏水涂料构建的涂层表面,在自然条件下清洁程度和防腐蚀性能最佳,说明了实验室自制超疏水涂料在自清洁和防腐蚀性能方面的优势,也证明了其在自清洁和防腐蚀材料领域的研究价值.     

超疏水材料表面的空气膜与自清洁作用对细菌黏附行为的影响

超疏水材料因其特殊的润湿性被广泛用作抑菌材料,许多研究认为超疏水材料与细菌溶液间的空气膜是其抑菌的关键因素,但鲜有研究能直接证明空气对细菌黏附的影响.本文应用电化学阳极氧化法和分子自组装方法,在钛箔表面制备了超亲水的二氧化钛纳米孔柱阵列(NPA)和超疏水的NPA.通过超声去除超疏水NPA固-液界面的空气膜,对比研究细菌在超疏水样品有无超声情况下的黏附,其中细菌黏附应用荧光显微镜进行表征.结果表明,超疏水NPA相对于超亲水NPA表现出明显的抗菌效果;肉眼可见的空气膜在局部区域内,可明显阻碍细菌的黏附,从而影响细菌在超疏水材料表面的分布;但从黏附细菌的整体数量对比,超疏水NPA固-液界面的空气膜对细菌的黏附数量并没有显著影响.此外,超疏水材料表面黏附的细菌易在常规的实验漂洗过程中脱离材料,这提示了在考察超疏水材料的抑菌性能时,需要考虑材料的自清洁作用对其抑菌性能表征的干扰.     

换热器表面疏水涂层的制备及性能测试

在可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)及环氧树脂(EP)中添加纳米二氧化硅等材料,制备了应用于冷凝式换热器表面的超疏水自清洁性复合涂层。对复合涂层进行接触角、导热系数、耐磨性、结合强度及自清洁性测试,研究其综合性能。测试结果表明,含7.5%～9.4%纳米SiO₂的PFA涂层与含1.4%～2.3%纳米SiO₂的PTFE涂层接触角均在150°以上,其表面自清洁性优异。添加0.8%～1.7%的石墨可将涂层的导热系数由0.2 W·m^-1·K^-1提升至2 W·m^-1·K^-1以上。涂层的耐磨性随SiC含量的增加而提升,对于PFA超疏水涂层,添加SiC能使涂层被砂纸打磨后仍能保持良好的疏水性。EP涂层的结合强度达ASTM(美国材料与试验协会)等级5B,PFA涂层为4B,PTFE涂层为3B。     

一步喷涂法制备低黏附的超疏水颗粒表面

采用硬脂酸和十八烷基三氯硅烷分别对商业来源的ZnO、TiO2和SiO2颗粒进行修饰得到相应的疏水颗粒.然后利用简单的一步喷涂法通过喷涂所制备的疏水颗粒的无水乙醇悬浮液制备自清洁型的超疏水颗粒表面.通过红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线粉末衍射(XRD)证明低表面能物质成功地修饰在这些氧化物表面;用扫描电镜(SEM)观察超疏水表面形貌发现表面团聚现象比较严重;用DSA100型接触角测量仪测量所制备的超疏水颗粒表面对水滴的静态接触角高达160°,滚动角小于5°,说明该表面具有良好的超疏水性能.     

香豆素衍生物凝胶的制备及性质研究

设计合成了香豆素衍生物凝胶因子1,该凝胶因子可以在乙腈和N,N-二甲基亚砜(DMSO)中形成有机凝胶.通过紫外可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)和接触角(CA)等技术对该凝胶因子在乙腈和N,N-二甲基亚砜的自组装过程进行了详细表征.该凝胶体系在氢键和范德华力的驱动力下自组装成微米带结构,该结构表面展示了疏水性质,其接触角为136.5°和124°.     

水下超疏油铜网的制备及其油水分离应用研究

以铜网为基底,采用一步氧化法成功制备了水下超疏油铜网,其对油的接触角可达160°,滚动角为4°.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、接触角测试仪等对制备出的铜网表面的形貌、化学组成与浸润性等进行了表征与分析,并探讨了超疏油铜网的疏油机制、疏油性影响因素及其在油水分离中的应用.结果表明:经氧化所构筑的无定向微纳米氢氧化铜针状结构增加了铜网表面的粗糙度,氧化液浓度及铜网孔径的大小对水下疏油效果影响显著,油水分离效率受到不同水环境及油水体积比的影响,分离效率可达94%.     

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。     

多尺度仿生超疏水结构的制备与性能表征

受冰岛野罂粟花苞绒毛的疏水特性启发,采用3D打印与化学修饰相结合的方法,制备了一种多尺度的超疏水结构,并利用扫描电子显微镜和微力测量仪分别对其进行了微观形貌和疏水性能表征。该结构在宏观尺度下呈现为物体表面上按照阵列分布的仿生柱杆,而柱杆表面黏附有碳纳米管团簇形成的微观尺度鳞片。因多尺度协同增强效应,被该结构覆盖的表面具有优异的超疏水性能,斥水力可达50.68 N/m²。与现有的表面疏水涂层等微观疏水结构的制备工艺相比,提出的方法经济、简单,多尺度结构抗破坏能力强,疏水功能稳定,便于工业化生产,可应用于液滴定向运移、流体减阻和水下气体交换等多个领域。     

除尘升降自清洁黑板的总体设计与计算

针对现用黑板上下不可调整,清洁需人工完成,无防尘功能等问题,设计了除尘升降自清洁黑板,通过丝杠调节黑板高度,采用二自由度的电动黑板擦除机构完成黑板自擦净的功能,粉笔迹擦除在封闭空间进行.作品结构简单安全,具有黑板面高度可随使用者身高调整、自清洁、环保等优点.     

电化学沉积法制备超疏水镍薄膜

通过电镀方法在铜基体表面制备出了粗糙镍表面,SEM照片显示镍层呈现纳米针状结构,接触角测试表明水在其表面接触角约为112°,调节电镀时间,增大纳米针尺寸并不能实现超疏水性.在针状镍表面继续施加化学镀,对微结构进行修饰,SEM照片显示当化学镀达到1min时,纳米针尖被球冠状结构所代替,水在表面接触角增至152.3°,这表明镍表面成功地从疏水性转变成了超疏水性.     

氧化铁/氧化锌超疏水复合材料的制备及其光催化性能

A facile approach was developed to construct Fe₂O₃-modified ZnO micro/nanostructures with excellent superhydrophobicity and photocatalytic activities. The effects of stearic acid (SA) and Fe₂O₃ on the morphological characteristics, water contact angle (WCA), and photocatalytic degradation were investigated. Superhydrophobicity results showed that WCA increased from 144° ± 2° to 154° ± 2° when the weight of SA increased from 5 to 20 mg because of the formation of a hierarchical or rough structure. Furthermore, Fe₂O₃-modified ZnO micro/nanostructure surfaces before and after SA treatment (20 mg) were chosen to evaluate the photodegradation of methylene blue (MB) dye under the support of visible light. MB degraded after 80 min of irradiation, and its photodegradation efficiencies were 91.5% at the superhydrophobic state and 92% at the hydrophilic state. This improvement in photocatalytic activity at both states might be attributed to an increase in surface area and improvement in charge carrier separation.     

化学镀铜石墨粉及其铜基复合材料的性能

为了改善铜与石墨的浸润性,采用化学镀铜工艺对石墨粉体进行表面镀覆,通过粉末冶金法制备镀铜石墨铜基复合材料。利用TG-DTA、XRD、FT-IR、SEM分析方法表征镀铜石墨铜基复合材料在不同热处理温度下石墨的表面形貌。结果表明：镀铜石墨粉在高于250℃的空气中镀覆层首先被氧化,高于500℃时被包覆的石墨氧化;镀铜石墨粉体的红外光谱的吸收峰相对纯石墨的吸收峰减弱;镀铜石墨铜基复合材料在高于800℃真空热处理时,镀覆层球化现象显著。     

超声波化学镀铜制备钼铜复合粉体

利用超声波化学镀铜技术在钼粉表面进行化学镀铜;探讨预处理、超声波和施镀工艺对钼粉表面化学镀铜的影响;利用X射线衍射判断相组成,用X射线光电子能谱溅射分析复合粉末元素分布,用扫描电镜观察镀覆层的形貌.研究结果表明:通过严格的镀前预处理工艺可以增加钼粉表面的活化点;以乙二胺四乙酸(EDTA)和三乙醇胺(TEA)为双络合剂,在施镀过程中引入超声波,温度和pH值分别控制在50～55 ℃和12.5～13.0,实现钼粉表面的化学镀铜,沉积速度快,复合粉末分散性好;纳米铜微晶吸附在钼粉末周围形成粗糙表面,复合粉末中含有Cu2O,这是纳米Cu微晶颗粒自发氧化的结果.     

酒石酸钾钠和EDTA·2Na盐化学镀铜体系

研究了酒石酸钾钠(TART)和EDTA·2Na盐双络合化学镀铜体系中各因素对沉铜速度稳定性及镀层附着力的影响. 实验结果表明: 化学镀铜速度随着络合剂酒石酸钾钠和EDTA·2Na盐浓度以及施镀时间的增加而减小, 随着硫酸铜浓度、甲醛浓度、溶液pH值和反应温度的增加而增加;添加剂α, α'-联吡啶、亚铁氰化钾和PEG-1000对镀铜速度的影响较小, 但对铜镀层外观质量影响较大. 其化学镀铜最佳条件为: CuSO4·5H2O质量浓度为16 g/L, EDTA·2Na盐为21 g/L, 酒石酸钾钠为16 g/L, 甲醛为5.0 g/L, 亚铁氰化钾为70 mg/L, α, α'-联吡啶为8 mg/L, PEG-1000为1 g/L, pH值为12.75, 镀液温度为50 ℃. 在最佳条件下, 化学镀铜30 min后所得镀层附着力良好、外观红亮且镀速达到3.4 μm/h. 由扫描电镜照片可见: 镀层表面平整、光滑、晶粒细致.     

铸铁基体次亚磷酸钠化学镀铜

研究了镀液组成、pH值、镀铜温度、时间、体积等因素对镀铜效果的影响,确立了以硫酸铜为主原料、次亚磷酸钠为还原剂、乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸钠为混合络合剂为主要镀液组成的碱性还原镀铜体系.并成功地在铸铁基体上实现了铜的连续自催化沉积,获得了较光亮红黄色的铜镀层.该镀层与传统氰化镀铜相比,结合力相当,亮度更好,光洁度达花8级.     

化学镀法制备镍包铜复合粉末

采用化学镀法制备镍包铜复合粉末,通过研究化学镀过程中还原剂、络合剂及稳定剂的质量浓度、温度、pH值等因素对沉积速率的影响规律得出化学镀镍的优化条件.利用XRD、SEM和EDS等测试手段对优化条件下制备的复合粉末进行表征.研究结果表明:当硫酸镍质量浓度30g·L-1,铜粉质量浓度10g·L-1,联氨质量浓度60g·L-1,柠檬酸钠质量浓度50g·L-1,硫脲质量浓度10~20mg·L-1,控制温度80~90℃,pH=10,超声功率50W时,镀层沉积速度较快,复合粉末表面镍包覆层均匀,包覆层厚度为0.29μm.     

微孔聚氨酯泡沫超声强化化学镀铜的研究

为研制金属泡沫材料电沉积制备所需的导电泡沫基体,以孔径为0.3 mm的微孔聚氨酯泡沫为基体进行化学镀铜新工艺研究。探讨镀液组成、温度、pH及超声强化对化学镀铜工艺的影响,得出化学镀铜优化工艺条件如下:硫酸铜质量浓度为16 g/L,酒石酸钾钠质量浓度为30 g/L,Na2EDTA质量浓度为20 g/L,α,α′-联吡啶质量浓度为25 mg/L,亚铁氰化钾质量浓度为25 mg/L,PEG-1000质量浓度为1 g/L,甲醛含量为5 mL/L,镀液pH为12.5~13.0,温度为50℃。在此条件下,镀液稳定性好,镀层光亮平整,镀速可达0.102 mg/min;超声强化可有效提高镀速20%~30%;化学镀铜后的导电泡沫基体经电沉积工艺可制备得到孔隙率为92.2%的三维网状金属泡沫材料。     

铜网防护层构型对复合材料层合板雷击烧蚀损伤的影响分析

为探究不同构型铜网防护层对于复合材料的雷击防护效果,基于热电耦合方法建立了含铜网防护层的复合材料层合板模型。首先研究了菱形铜网层合板的抗雷击烧蚀效果,并与试验结果进行对比;随后分别对含菱形、圆形及正六边形3种构型铜网防护层的复合材料层合板进行了雷击仿真模拟,分别施加D、A和A+D 3种雷电流波形,评估了不同雷击分区下的铜网防护效果。研究结果表明：不同几何构型铜网的防护能力有所差异,在2B区域正六边形铜网的防护效果较好,在1A和1B区域菱形铜网的防护效果较好;综合3种电流波形下的平均防护效果,相比未防护层合板,含菱形、圆形及正六边形铜网层合板的雷击损伤分别减少89.1%、81.9%和85.6%。     

增重率对化学镀铜-镍涤纶织物电磁屏蔽性能的影响

采用化学镀技术，实现了涤纶织物表面铜-镍双层镀．借助SEM、EDX和TG分析了镀层表面的形貌、成分以及热性能，并测试了化学镀涤纶织物的电磁波屏蔽、表面比电阻和拉伸性能．结果表明，涤纶织物化学镀铜-镍后热分解温度有所下降．随着化学镀涤纶织物增重率的增加，电磁波屏蔽效能开始时增加较快，后又趋于平缓；当增重率达到一定值时，屏蔽效能主要受金属镀层成分的影响．表面比电阻随着增重率的增加而减小．化学镀涤纶织物的拉伸曲线同时具有金属和纤维的拉伸特性，主要受金属镀层厚度的影响．