增强金属基双极板导电和耐腐蚀性能的石墨烯基涂层的研究进展

应用于金属基双极板的石墨烯基涂层引起人们广泛的兴趣。综述了目前金属基双极板面临的问题,总结了已经报道的关于制备石墨烯基涂层的方法（化学气相沉积法、电沉积法、喷涂法、自组装方法）以及这些方法的优缺点。石墨烯优良的阻隔性能可以充当金属基双极板的钝化膜,对石墨烯进行改性或者对金属基双极板进行表面处理可以有效地改善石墨烯涂层与金属基双极板的相容性。导电聚合物可以有效地改善石墨烯涂层与金属基之相容性,并且能够填补石墨烯片层间的缝隙,提高涂层的致密度。导电聚合物能够以石墨烯为模板进行生长,降低涂层的表面粗糙度。最后提出对石墨烯改性以增强其与金属基双极板的相容性,以及发挥其与导电聚合物协同效应是未来的研究方向之一。     

改性石墨烯润滑油摩擦学特性研究

研究在润滑油中添加石墨烯提高其极压抗磨性能。应用油酸、硬脂酸等对石墨烯进行表面改性,通过扫描电镜、拉曼光谱仪分析改性石墨烯的形貌结构,分光光度计观察改性石墨烯在润滑油中的悬浮稳定性,采用摩擦磨损试验机测试加入改性石墨烯的润滑油的摩擦学性能。结果表明,石墨烯经表面改性后形貌发生了变化,提高了在润滑油中的悬浮稳定性。润滑油添加质量分数为0.075％的改性石墨烯,耐磨性和承载能力有很大提高。     

石墨烯冷涂锌防腐涂料的制备及性能

 采用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性后制备了表面功能化石墨烯,并以此功能化石墨烯制备了稳定分散的石墨烯浆料。将此浆料与溶解好的树脂液、预分散好的锌粉浆料混合,制备了石墨烯冷涂锌涂料。通过盐雾试验、接触角试验及电化学测试,确定了石墨烯在涂料体系中的最佳添加量。对石墨烯冷涂锌涂料的性能进行了全面测试,结果显示,涂层耐盐雾时间达到2500 h,是相同厚度热浸锌涂层的2倍以上。     

省煤器表面耐腐超导热石墨烯复合涂层的性能

为解决燃煤电厂省煤器的磨损及腐蚀问题,同时不影响其换热性能,通过添加石墨烯改性瓷釉,并采用喷涂技术制备新型石墨烯复合涂层.对石墨烯复合涂层进行扫描电子显微镜试验、硬度测试、静态硫酸腐蚀试验、导热性能测试及拉伸试验,研究其性能.试验结果表明,石墨烯复合涂层的结构致密,孔隙率小且硬度大,耐磨、耐腐性能良好,可以有效地保护基体材料.石墨烯复合涂层的导热系数达到38 W·(m·K)~(-1),远优于传统的陶瓷涂层.     

石墨烯掺杂环氧复合涂层的制备及防腐性能的研究

 通过简单的化学反应，将3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷接枝在氧化石墨烯上，制备成复合材料（GO-APTES与GO-GPTES）。2种表面改性剂使氧化石墨烯更易于与环氧-胺树脂产生化学键。通过微观电镜以及可见-近红外全波段透过率测试实验，发现改性剂作用后的氧化石墨烯能均匀分散在树脂体系中。相比较于纯的环氧-胺树脂涂层，GO-APTES/Resin涂层的蒸汽透过率降低30%，形成“迷宫效应”，对水蒸气具有良好的阻隔效果。通过 Bode和 Nyquist图谱研究了复合涂层的防腐机理。添加改性氧化石墨烯后的涂层对腐蚀介质的屏蔽性增强，腐蚀介质穿透涂层的能力降低，因此在涂层与金属的界面处改性氧化石墨烯分散的树脂涂层能够更好的附着，电化学腐蚀的面积更小，表现出更优秀的腐蚀防护性。中性盐雾实验表明，经过7000 h，涂层表面无起泡，无脱落。     

铜基材料表面石墨烯涂层的调控

针对铜箔在特殊领域应用时导电性与耐腐蚀性差的问题,采用空气喷涂法在铜箔表面涂覆石墨烯涂层,通过调节石墨烯涂镀液中甲基吡咯烷酮与乙二醇的体积比,实现石墨烯涂层在铜箔表面空间结构的精确调控。研究结果表明:石墨烯在铜箔表面的空间形态与厚度,可以通过分散剂的种类和喷涂液的体积来控制。当分散溶剂中甲基吡咯烷酮与乙二醇的体积比为2∶1时,涂覆石墨烯的铜箔阻抗最大,在盐水中的抗腐蚀性能最好。     

表面改性对氮化硅粉体及其涂层影响的研究

采用正硅酸乙酯水解法在氮化硅粉体表面包覆二氧化硅进行表面改性,并用改性后的粉体在石英基体表面涂层,通过IR、TG-DTA、XRD等对其结果进行了表征,结果表明氮化硅粉体在硅溶胶中达到了良好的分散,且改性后的氮化硅粉体的抗氧性提高,烧结温度降低,且制得涂层表面光滑,附着力良好,与基体结合牢固.     

改性纳米碳酸钙制备超疏水涂层

通过油酸改性纳米碳酸钙颗粒使其表面由亲水性变成了疏水性,改性后的纳米颗粒与低表面能的有机硅树脂聚二甲基硅氧烷经过混合陈化固化过程后在玻璃表面形成超疏水涂层.实验通过改性后的纳米粒子在聚合物介质上构造纳米/微米尺度的结构表面.用接触角测量仪和扫描电镜分别检测涂层的疏水性能和涂层的表面形态.实验结果表面涂层有优异的自清洁能力,平均静态水接触角达160°滚,动角为6°,涂层表面成功构造了纳米/微米的双重粗糙结构.该方法简单有效具有很大的应用前景.     

质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性涂层研究进展

用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的金属双极板,因其可加工性强、导热导电性优而受到广泛关注．作为燃料电池的重要组成部分,双极板的生产成本和性能是电堆投入实际应用、扩大应用范围的关键．金属双极板在PEMFC酸性且润湿的环境中,受到的侵蚀及其表面氧化带来的接触电阻的降低对其实际应用产生了挑战．本文简述了制备双极板表面改性涂层的方法,对比了用于极板改性的多类型涂层(金属基涂层、非晶碳涂层和氮化物涂层)在膜基结合力、界面导电性、耐腐蚀性能和疏水性等方面的差别,分析了改性涂层的腐蚀机制和影响涂层性能表现的因素,探讨了涂层在结构设计、失效机制、元素选择等方面存在的问题,讨论了降低极板成本、提高耐久性这一极板改性研究的主要趋势．      

玻片表面硅烷/氧化石墨烯复合涂层的制备及其摩擦性能

使用硅烷偶联剂 3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(3-(dimethoxymethylsilyl)propylamine) 和不同氧化程度的氧化石墨烯(graphene oxide, GO)在玻片表面采用浸渍法制备了一种在水环境下具有较好润滑性能的氧化石墨烯涂层. 通过傅里叶变换红外光谱 (Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)仪、拉曼光谱(Raman spectra)分析法、水接触角(water contact angle, WCA)测试等方法研究了涂层的表面形貌及其特征. 研究结果表明, 所制备的硅烷/氧化石墨烯涂层表面均一, 没有明显的缺陷. 摩擦测试结果显示, 涂层能够有效提高耐磨性能, 不同氧化程度的氧化石墨烯对抗磨性能有着不同的影响, 氧化程度越高, 抗磨性能越好.     

微弧氧化生物活性TiO_2基纳米结构表面磷灰石诱导能力与药物上载及释放

钛因优异的力学性能及良好的生物相容性而被用于代骨生物材料,但其生物惰性限制了它的进一步应用。对钛表面进行微弧氧化-水热改性处理生成复合涂层,可以有效提高钛材的生物活性。本文以Ca(H2PO4)2+Ca(CH3COO)2+EDTA-2Na+NaOH为电解液,在纯钛表面制备TiO2基含钙磷微弧氧化涂层(CP),再经后续水热处理改性,得到具有纳米结构的复合改性涂层;通过模拟体液浸泡实验,以研究不同表面结构复合涂层的磷灰石诱导能力。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子谱和傅里叶变换红外光谱手段对试样进行详细分析。结果表明,经过水热处理的微弧氧化涂层较CP涂层表现出更好的生物活性,微弧氧化-水热涂层在模拟体液中浸泡3d均能在涂层表面长满磷灰石。此外,为解决植入体导致的炎症问题,进一步分析了涂层表面上载抗生素药物及其缓释机制。     

微弧氧化生物活性TiO2基纳米结构表面磷灰石诱导能力与药物上载及释放简

钛因优异的力学性能及良好的生物相容性而被用于代骨生物材料,但其生物惰性限制了它的进一步应用。对钛表面进行微弧氧化-水热改性处理生成复合涂层,可以有效提高钛材的生物活性。本文以Ca（H2 PO4）2＋Ca（CH3 COO）2＋EDTA-2Na＋NaOH为电解液,在纯钛表面制备TiO2基含钙磷微弧氧化涂层（CP）,再经后续水热处理改性,得到具有纳米结构的复合改性涂层;通过模拟体液浸泡实验,以研究不同表面结构复合涂层的磷灰石诱导能力。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子谱和傅里叶变换红外光谱手段对试样进行详细分析。结果表明,经过水热处理的微弧氧化涂层较CP涂层表现出更好的生物活性,微弧氧化-水热涂层在模拟体液中浸泡3d均能在涂层表面长满磷灰石。此外,为解决植入体导致的炎症问题,进一步分析了涂层表面上载抗生素药物及其缓释机制。     

介入导管的表面改性研究进展

血管介入导管在使用中要与血液、血管相接触。所以这些导管要有良好的生物相容性、表面的润滑性和一定的抗细菌粘附能力。这些功能主要是通过表面改性方法来满足。从功能上分为：抗粘附涂层、抗凝血涂层、抗菌涂层和亲水性超润滑涂层。随着表面改性研究的不断深入,血管介入导管的应用也将更加广泛。     

乙二胺修饰氧化石墨烯载银复合抗菌剂的制备及实验优化

以氧化石墨烯为原料,在水热条件下将乙二胺接枝到氧化石墨烯表面,以Ag NO3溶液为银源,通过原位还原方法制备了石墨烯载银复合抗菌剂,并采用正交试验对乙二胺载银复合抗菌剂的制备工艺进行研究,根据其实验结果,对石墨烯载银纳米复合材料中改性时间、乙二胺含量、络合时间对纳米复合材料中银含量的影响做了分析.     

纳米材料/环氧复合涂层的耐蚀性能研究进展

结构保护法、保护层法、防护层材料法、电化学保护法和介质处理法等是金属防腐蚀的主要方法,在诸多缓蚀方法中,防护层材料法是一种经济高效且广泛使用的防腐方法。环氧树脂是一种高效的防护层材料,需经过常温固化或加热固化后使用。然而,其固化过程存在的微孔会弱化环氧涂层的耐蚀性。将纳米材料加入环氧树脂中形成环氧树脂复合涂层,可填补环氧涂层中的微孔,提升环氧涂层的防腐效率。首先,详细讨论了影响纳米材料/环氧复合涂层耐蚀性能的因素,探讨了纳米材料/环氧复合涂层的防腐机理。其次,简要介绍了用于环氧涂层的2种纳米材料（石墨烯和金属有机框架材料）,总结了石墨烯和金属有机框架材料的改性和修饰方法。最后,从树脂成分、填料成分、机理探究以及开发自愈合涂层等方面对纳米材料/环氧复合涂层应用存在的问题和发展前景进行了展望,提出纳米材料/环氧复合涂层是一种长期防护金属免受腐蚀的方法,未来应致力于研发用于环氧涂层的二维和三维材料。     

支架用NiTi合金的表面改性方法研究进展

近等原子比的NiTi合金因其具有优异的超弹性、形状记忆效应以及良好的生物相容性,在医用植入领域得到了广泛的应用。然而,Ni离子的析出可能诱发过敏和炎症,因此需要对其进行表面改性。从表面氧化、电解抛光、表面涂层、接枝活性分子等方面综述了NiTi合金表面改性方法的研究进展,分析了各处理工艺的技术优势和局限性,指出了NiTi合金表面改性未来的发展趋势。     

硬质合金表面改性研究现状与展望

硬质合金零件的失效主要在于其表面的损耗,采用表面改性技术可以有效减少硬质合金零件的表面损耗。综述了表面涂层技术、离子注入技术、载能束辐照技术等表面改性技术在硬质合金表面强化方面的研究现状,并展望了硬质合金表面改性技术的发展趋势。     

聚酰亚胺固相微萃取涂层的制备及表面结构的XPS研究

以均苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4-二氨基二苯基醚(ODA)为单体原料,制备了聚酰亚胺固相微萃取涂层。用正硅酸乙酯和1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷分别对聚酰亚胺涂层改性,制备了正硅酸乙酯改性聚酰亚胺和硅烷偶联剂改性聚酰亚胺固相微萃取涂层。采用红外光谱表征了聚酰亚胺及其改性涂层的结构;通过热重分析测试了涂层的热稳定性;通过X射线光电子能谱(XPS)对涂层的表面元素组成、化学环境进行分析,考察了涂层表面结构对吸附性能的影响,硅烷偶联剂改性PI涂层对苯的吸附量大于正硅酸乙酯改性PI涂层和PI涂层。     

石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展

 石墨烯是由单层碳原子通过共价键结合形成的二维片层状结构,是一种新型碳类纳米材料,具有优异的力学、电学和热学等性能,被认为是一种非常有前景的材料,近年来广泛用于改性各种聚合物。本文回顾了石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备方法、性能和应用现状;综述了石墨烯/聚合物纳米复合材料的强度、刚度、韧性、电学和热学等性能的研究进展。主要内容包括石墨烯改性聚合物常见的3种制备方法(溶液共混、熔融共混和原位聚合)及其对石墨烯在聚合物基体中分散性的影响,石墨烯/聚合物纳米复合材料力学性能变化规律与作用机理,石墨烯微观结构等因素对材料热学性能以及导电阈值的影响等;讨论了石墨烯/聚合物纳米复合材料的潜在应用和面临的挑战和机遇,并展望了其低成本产业化的发展前景。     

二硫化钼-氧化石墨烯纳米粒子的添加量对水性聚氨酯丙烯酸树脂涂层防腐蚀性能的影响

金属腐蚀给世界经济带来巨大损失,防止金属腐蚀成为人们关注的焦点.采用一种简单的方法合成二硫化钼-氧化石墨烯(molybdenum disulfide-graphene oxide,MoS₂-GO),将其作为纳米填料加入水性聚氨酯丙烯酸树脂(waterborne polyurethane acrylic,WPUA)涂层,解决金属腐蚀的问题.首先,利用氨基丙基三乙氧基硅烷(aminopropyltriethoxysilane,APTES)对二硫化钼进行改性合成硅烷偶联剂改性二硫化钼(molybdenum disulfide modified by silane coupling agent,A-MoS₂);然后,将A-MoS₂与氧化石墨烯(graphene oxide,GO)在N,N-二甲基甲酰胺(dimethyl formamide,DMF)中进行反应得到MoS₂-GO纳米粒子;最后,按照不同添加量(0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%)将其加入WPUA涂层.结果显示:MoS