羽毛状超疏水性银纳米涂层的制备与表征

以铜为基底制得羽毛状银纳米涂层, 该纳米涂层具有优异的超疏水性能, 水滴在其表面的接触角和滚动角分别为154°~156°和4°. 扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和接触角测量仪分别研究银纳米涂层的形貌、晶体构型及其超疏水性. 银纳米涂层的形貌及疏水性与 硝酸银的浓度及反应时间有关. 用Wenzel和Cassie理论对该涂层的超疏水性进行了理论分析.     

阴极微弧电沉积钇稳定氧化锆涂层

提出了一种新颖的阴极微弧电沉积技术（CMED）。利用该技术在FeCrAl 合金上制备出厚的钇稳定氧化锆（YSZ）涂层。研究结果表明,在试样上预先沉积YSZ薄膜，施加高压电脉冲时可以导致微弧放电；在微弧的作用下可以获得厚度达300μm具有晶态结构的YSZ涂层；高压电脉冲的电压值和频率决定了沉积涂层的厚度；电解液中添加硝酸钇时，发生ZrO2和Y2O3的共沉积，可使涂层中的t-ZrO2,t‘-ZrO2和c-ZrO2稳定到室温；提高电解液中Y（NO3）3的含量可以降低涂层中m-ZrO2的相对含量，研究了阴极微孤电沉积YSZ涂层的微观结构，分析了阴极微弧电沉积的基本过程及机理。     

非真空高温太阳光谱选择性吸收涂层的研制

采用多弧离子镀以TiAl合金为靶材在抛光不锈钢和铜基底上制备出了TiAl/TiAlN/TiAlON/TiAlO涂层, 并对涂层进行了抗高温氧化性实验. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、四探针电阻仪、紫外-可见-近红外分光光度计和傅里叶红外光谱仪分别对样品的表面和断面形貌、晶体结构、相组成、光学和电学性能进行了分析. 结果表明, 涂层耐800℃高温氧化, 涂层的厚度为2 mm, 晶粒大小分布均匀, 在可见-近红外光区(0.3~2.5 μm)的反射率小于10%, 方块电阻小于0.5 W 薄膜的红外反射率(2.5~25 μm)为0.09~0.19, 说明研制出的涂层具有很好的光谱选择性吸收, 在太阳能热发电、建筑节能等领域中有很好的应用前景     

高能量密度脉冲等离子体制备的氮化钛刀具涂层的微观结构与力学性能

室温下用高能量密度脉冲等离子体在硬质合金刀具上成功淀积了硬度高、耐磨损、膜基结合良好的氮化钛涂层. 俄歇分析表明, 薄膜与基体间界面大于250 nm; 涂层与基体的结合良好, 纳米划痕实验临界载荷达90 mN以上. 纳米压痕实验表明, 氮化钛涂层具有很高的硬度和杨氏模量, 分别达27 GPa 和450 GPa以上. 涂层刀具切削实验表明, 刀具可用于HRC 高达58~62的CrWMn钢切削, 且磨损量较低, 寿命长. 微观结构分析表明, 高能量密度等离子的注入效应、晶粒细化效应等对薄膜硬度、杨氏模量、膜基结合力和抗磨损性能等物理性能的改善起主导作用.     

载银羟基磷灰石抗菌涂层抗菌性能及对成骨细胞影响的体外实验

为研究真空等离子喷涂的载银羟基磷灰石(HA)涂层的抗菌及成骨传导性能, 采用真空等离子喷涂技术制备载银羟基磷灰石(HA/Ag)涂层, 并对其银离子的缓释、对细菌生物膜生长的影响以及对成骨细胞的早期黏附及矿化能力影响进行检测. 结果表明, 该涂层银离子释放浓度大于抗菌有效浓度且未达到细胞毒性浓度; 与单纯HA涂层比较, HA/Ag涂层表现出良好的抗菌性能, 并对成骨细胞早期黏附及矿化能力具有同样的促进作用. 真空等离子喷涂的HA/Ag涂层具有良好的抗菌及骨传导性能, 可作为骨科内植物表面涂层材料进一步研究.     

超双亲透明介孔二氧化硅涂层

用传统的溶胶凝胶方法制备了透明的介孔二氧化硅涂层材料. 由于介孔内毛细管力的作用, 使涂层具有超双亲性, 并且此性能可长久保持. 该涂层可进一步与功能物质如结晶二氧化钛纳米颗粒等复合, 仍能保持涂层透明性和超双亲性, 同时其吸收紫外线性能显著提高. 该涂层有望在防雾、光催化、自清洁和紫外线吸收等领域得到应用.     

基于低温化学气相沉积法的碳化硅纤维表面氮化硼涂层制备及表征

以硼氨烷络合物为前驱体,采用低温化学气相沉积(CVD)工艺,在碳化硅纤维表面制备了氮化硼(BN)涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和掠入射X射线衍射(GIAXRD)对涂层进行了表征,采用单纤维电子强力仪测试了碳化硅纤维沉积BN涂层前后的拉伸强度.结果表明BN涂层无孔洞裂纹等缺陷,且表面均一致密,B,N元素比例接近为1:1,纤维与涂层之间相互渗透,结合良好.在较低的沉积温度下可以得到成分单一的BN涂层,涂层微观结构随温度升高更加理想.综合考虑结晶性与纤维强度保留率的情况下,800~1000℃可作为碳化硅纤维BN涂层的最佳沉积温度.在沉积温度为900℃时,随涂层厚度的增加至0.28,0.51和0.82?m,纤维强度保留率分别为92.7%,83.6%,77.7%.     

MnCo2O4 的电性能及其对SUS 430 金属连接体的改性

采用溶胶-凝胶工艺制备MnCo₂O₄  尖晶石, 研究其导电性能, 并探索MnCo₂O₄ 涂层的最佳成膜工艺及其对固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体SUS 430 中温氧化行为的影响. 利用XRD, SEM 及EDS 表征氧化物的相结构与微观形貌, 采用“四点法”测量MnCo₂O₄ 尖晶石的电导率及涂层合金表面氧化膜的面比电阻(ASR). 结果表明, MnCo₂O₄  尖晶石具有优良的导电性能, 其中温电导率比MnCr₂O₄ 尖晶石高约2 个数量级. 750°C 空气中的循环氧化动力学及 ASR 测试结果表明, 在还原气氛下煅烧成膜并随后在空气中预氧化为MnCo₂O₄ 涂层成膜的最佳工艺, 能最大程度提升SUS 430 合金的抗氧化能力, 并改善其导电性能及黏附性. MnCo₂O₄ 尖晶石为一潜在高性能SOFC 金属连接体涂层材料.     

有机硅改性丙烯酸酯涂层的微/纳凸柱状织构化及其防污性能

经过"硅片模板-PDMS模板-目标涂层"的制备过程,实现了具有规则微/纳凸柱状织构表面的有机硅改性丙烯酸酯涂层的制备.利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和接触角仪系统表征了所制备涂层的物理化学性能,并以绿藻门的丝藻和硅藻门的舟形藻作为研究对象,考察了涂层的防污性能.研究结果表明,织构化涂层表面的接触角随微/纳凸柱状织构的表面覆盖率增加而增加,而丝藻和舟形藻的附着量随着微/纳凸柱状织构化表面覆盖率的增加而减小.当微/纳凸柱状织构表面覆盖率为21%时,相对于无织构化涂层,丝藻的附着量降低了82%,舟形藻的附着量降低了73%.通过对比两种藻类与微/纳凸柱之间距离的大小并结合织构化涂层的润湿行为,分析了织构化涂层有效防除丝藻和舟形藻附着的原因和机理.     

Si_3N_4的氧化预处理对浆料流变性及多孔陶瓷性能的影响

以α相Si3N4粉为原料,通过氧化预处理改善Si3N4粉体表面性质,制备具有高固相含量、低黏度的陶瓷悬浮体,添加5%(质量百分比,下同)Y2O3为烧结助剂,经注浆成型工艺及液相烧结工艺制备多孔Si3N4陶瓷.研究了不同预处理温度对Si3N4粉体表面化学性质、浆料流变特性及对多孔陶瓷的影响.在低于850℃的温度下对Si3N4粉末进行处理,在表面得到了以Si2N2O为主的涂层;随着温度的增加,涂层中的Si2N2O含量增加,Si3N4含量降低,750℃以后Si3N4消失,出现SiO2.当氧化预处理温度为850℃时,Si3N4浆料的黏度由原始粉料的1680 mPa s降至30 mPa s.粉料表面氧含量的增加导致了烧结时液相量的增加,促进了致密化,同时也抑制了β-Si3N4的成核,液相量过高时,形成低长径比、大尺寸的β-Si3N4晶粒.因此氧化处理时需要选择适当的条件,在降低浆料黏度的同时保持一定的气孔率.     

低温固化热致变色涂层辐射特性

以溶胶凝胶法制备的高纯La_(1-x)Sr_xMnO_3(x=0.125,0.175,0.2)纳米粉末为填料,分别以热塑性丙烯酸树脂和松油醇@乙基纤维素为基料制备成涂层浆料,并涂覆于铝基底表面,再分别以低温120℃和180℃固化La_(1-x)Sr_xMnO_3热致变色涂层.实验表征了纳米粉末的物相,表面形貌,观察了涂层的微观形貌.并利用稳态卡计法测量了热致变色涂层在173~370 K温度范围内全半球发射率随温度的变化.研究结果表明:两种不同树脂为基料的涂层都表现出热致变色特性,其发射率增幅达0.45.由于低温固化涂层制备工艺简单,能够适用于复杂表面的涂覆应用,在航天热控中具有潜在的应用前景.     

线性低密度聚乙烯涂层修饰ZnO亚微米棒膜的疏水性研究

采用低温水热法制备出ZnO亚微米棒薄膜, 经线性低密度聚乙烯涂层修饰后显示出超疏水性, 静态接触角为151.2° ± 2.3°, 滚动角为4°. ZnO亚微米棒膜的微结构和低表面能材料线性低密度聚乙烯涂层修饰是其显示超疏水性的原因, 并用Cassie理论对膜的润湿性进行了分析.     

高能脉冲电沉积陶瓷涂层

提出了一种利用电子导体与水溶液电解质之间脉冲放电产生的等离子体的能量,使水溶液中的离子反应沉积出来形成陶瓷涂层的方法.得到了结合力好、表面平整、具有良好抗高温氧化性能的ZrO2-8%Y2O3陶瓷涂层.     

超音速等离子喷涂法制备La2O3和CeO2掺杂CoCrW涂层的摩擦学性能研究

利用一种新型的超音速等离子喷涂方法制备了稀土氧化物掺杂CoCrW涂层. 通过X射线衍射仪、接触表面形貌仪、显微硬度测试仪、多功能摩擦磨损试验机和具有EDS能谱的环境扫描电子显微镜对涂层的相结构、表面形貌、显微硬度、摩擦磨损性能进行了研究. 实验结果显示, 稀土氧化物掺杂涂层具有很高的显微硬度和优越的摩擦学性能. 同时, 对涂层的摩擦和磨损机理进行了研究.     

太阳能腔式熔盐吸热器随时空变化的光-热-力耦合一体化方法、机理分析及其失效准则研究

基于本团队前期已提出的蒙特卡洛光线追迹(MCRT)与杰勃哈特(Gebhart)方法耦合的光学模型,在综合考虑了吸热器内复杂的导热-对流-辐射耦合换热过程的前提下,建立了塔式系统中熔盐吸热器的光-热-力耦合的一体化数值分析模型.基于此模型,探讨了典型工况下吸热器的太阳辐射能流、温度以及热应力的时空分布特性,并考察了不同管材导热性能、熔盐流路布置方式对吸热器的光-热-力耦合特性的影响规律;最后提出了光-热-力耦合条件下腔式熔盐吸热器应力失效的临界能流密度判定准则.结果表明:非均匀的辐射能流对吸热器的温度与热应力影响显著,温度与热应力分布也呈强烈非均匀性;辐射能流与热应力随时空变化显著,但温度变化不明显,正午时刻辐射能流与热应力峰值最高,与上午11时和下午13时相比,峰值热应力分别增加11%与10%;不同管材对热应力的影响较为显著,采用高导热性能的吸热管材可有效降低热应力,与800H管材相比,采用高导热性能的316H管材峰值热应力可降低37%;采用低能流区向高能流区的熔盐流路布置方式吸热器温度分布更均匀,有利于降低热应力峰值,与相反的流路布置相比,峰值热应力可降低20%;管材断裂韧性可作为判断熔盐吸热器应力失效的重要指标,由本文提出的应力失效的临界能流密度判定准则表明,管材断裂韧性劣化越严重,导致吸热器应力失效的临界能流密度越低,增加吸热器失效的风险.     

羟基磷灰石涂层表面蛋白质吸附研究及其对细胞黏附和成骨分化的影响

<正>通过等离子体喷涂的方法在纯钛表面修饰羟基磷灰石涂层,可有效促进成骨分化并加速骨再生.生物材料表面吸附的蛋白质对后续细胞行为起着至关重要的作用,然而其潜在机理还有待研究和证实.本研究检测了羟基磷灰石涂层(HA-Ti)和纯钛表面(Ti)吸附蛋白质层的性质,研究了蛋白质     

双等离子体微弧沉积ZrO_2和ZrO_2-Y_2O_3陶瓷涂层

研究了在纳米陶瓷粒子－水混合液中采用双脉冲等离子体微弧方法获得ＺｒＯ２和ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３陶瓷涂层的新技术．所获涂层表面均匀,与基体结合力好．进行了涂层表面形貌及其物相分析．　实验结果证明沉积ＺｒＯ２和ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３陶瓷涂层后,　提高了基体合金的抗高温氧化性能．     

双等离子体微弧沉积ZrO2和ZrO2-Y2O3陶瓷涂层

研究了在纳米陶瓷粒子－水混合液中采用双脉冲等离子体微弧方法获得了ZrO2和ZrO2-Y2O3陶瓷涂层的新技术。所获涂层表面均匀,与基体结合力好。进行了涂层表面形貌及其物相分析。实验结果证明沉积ZrO2 t ZrO2-Y2O3陶瓷涂层后,提高了基体合金的抗高温氧化性能。     

平板上低表面能涂层的水筒减阻研究

在金属表面上涂覆特种涂层,可降低其航行阻力和噪声。人造海豚皮(厚2.5mm)的非各向同性柔性壁有利于层流边界层的转捩延迟,因而在一定的速度范围内有明显的减阻作用。水溶性线型高分子涂层:一是由于涂层表面溶解出来的线型高分子抑制初始剪切涡,吸收压力脉动能量;二是溶胀涂层的柔性效应抑制和吸收压力脉动,减小航行体阻力。而边界层中微气泡可使平板表面摩擦阻力降低60％左右。本文给出具有低表面能的涂层平板模型阻力测量结果。描述了低表面能涂层的厚度、疏水性和表面粗糙度等特征,考察了涂层表面湍流边界层和层流边界层延迟转捩减阻的可能性。     

含氢类金刚石膜沉积过程的分子动力学模拟

含氢类金刚石膜(diamond-like carbon, DLC)的超低摩擦特性与其沉积制备过程密切相关. 采用分子动力学模拟的方法, 计算了以CH₃基团为沉积物, 在多种不同入射能下制备含氢DLC膜的动力学过程. 通过沉积原子数统计分析、薄膜密度和sp杂化分析考察了含氢DLC膜的结构特性. 通过比较模拟结果, 发现随着入射轰击能量的增加, 含氢类金刚石膜中碳的含量总体上呈现增加的趋势; 在含氢DLC膜中所沉积的氢原子数存在峰值, 峰值前后变化趋势相反, 大于80 eV以后趋于饱和与稳定, 薄膜相对密度也随之增加, 达到50 eV时趋于稳定值; 膜中碳原子比氢原子具有更强的成键能力, 易与基底发生化学吸附; 沉积源基团的氢含量决定生长成膜以后的薄膜氢含量, 沉积源基团中的氢含量高, 则所生长薄膜的氢含量高.