超疏水泡沫吸油材料的制备及性能研究

采用十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)对氧化锌颗粒表面进行处理,得到改性氧化锌颗粒,将改性氧化锌颗粒涂覆在聚氨酯泡沫表面,制备得到泡沫吸油材料.采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对泡沫吸油材料的表面进行表征,利用接触角测试仪(CA)对其表面性能进行分析,并对其吸油性能和重复利用率进行了研究.结果表明:(1)该泡沫的表面水接触角为153°,具有超疏水特性;(2)该泡沫可以吸收多种油,最高吸油倍率为9.55g/g,吸水倍率为0.58g/g,重复利用率高.此种泡沫是一种综合性能优良的吸油材料.     

超疏水型生态修复材料的制备及性能影响规律

为提高砂质土壤保水蓄水能力,制备出一种性能优异的超疏水型生态修复材料,以砂质土壤为芯料,通过调整覆膜材料的种类、掺量和芯料级配,并在芯料表面构建纳米粗糙结构,探究该材料防渗性和透气性的影响规律.结果 表明:在选取覆膜材料时,疏水树脂的表面能应小于30mN·m-1;为提升该材料的防渗性能,芯料级配分布的相对标准偏差α应大...     

超疏水棉织物的等离子体制备工艺及性能

以甲基丙烯酸月桂酯(LMA)为单体,使用不同等离子体工艺制备超疏水棉织物,结果表明最佳制备工艺为压强25Pa、功率45 W和单体流量4.5 mL/min。处理后棉织物的水接触角为153.84°,经15次洗涤后水接触角大于120°。对最优工艺下的试样进行表面形态、化学组分、孔径和孔隙率、透湿透气性以及拉伸性能测试分析。结果表明,LMA成功在棉纤维表面沉积聚合,织物孔径减小,孔隙率降低24.4%,同时透湿性和透气性分别降低35.76%和3.12%,织物的拉伸断裂强力和断裂伸长率分别提高了17.77%和23.19%。等离子体处理后,棉织物保持了一定的舒适度,提高了拉伸性能,同时获得良好的超疏水性,并且该超疏水涂层表现出良好的耐水洗牢度。     

超疏水涂膜的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法,以KH550(γ-氨基丙基三乙氧基硅烷)开环改性的双酚A型环氧树脂为原料合成环氧树脂溶胶颗粒,利用含氢硅油(PMHS)对其表面进行疏水改性,通过涂覆的方式在基底表面成功制备超疏水涂膜。研究了含氢硅油、氨水、反应时间对涂膜疏水性能的影响,确定了制备涂膜的最佳工艺条件,探讨了涂膜在热处理和酸碱条件下疏水性能变化规律。结果表明:当PMHS用量为1 mL、氨水用量为8 mL、反应时间为6 h时,所制备的涂膜疏水性能最佳,接触角为156°;热处理温度达到300℃后,涂膜仍具有良好的疏水性能,其接触角为147.6°;强酸、强碱和NaCl溶液中涂膜也能够保持长时间的超疏水性能;形貌分析观察到涂膜具有微纳米双层结构。     

超疏水磁性纤维素粒子的制备及性能表征

 采用纤维素为原料,制备了超疏水磁性纤维素粒子。竹溶解浆用氢氧化钠/尿素/水体系溶解,在水中再生形成纤维素粒子。再采用原位沉淀法制得磁性纤维素粒子,正十八烷基三甲基硅烷修饰后得到超疏水磁性纤维素粒子。用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、热失重分析仪（TG）和液滴形状分析仪（CA）对改性纤维素粒子的形貌、化学结构、热稳定性和超疏水性进行了分析。改性纤维素粒子表现出超疏水性能和磁响应性能,水接触角达到151.2°。改性纤维素粒子可以包裹水滴和甘油形成液体弹珠。     

超疏水海绵的制备及油水分离性能研究

采用硅烷偶联剂将Fe_3O_4@SiO_2纳米粒子进行表面功能化处理后在聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液中均匀分散,将聚氨酯海绵在混合溶液中充分浸润后取出,干燥固化后制得了超疏水海绵.通过红外光谱、透射电镜、扫描电镜、水接触角分析仪等对功能化Fe_3O_4@SiO_2纳米粒子和海绵的疏水性能进行表征和测试,发现海绵疏水性能随着Fe_3O_4@SiO_2粒子含量增加而逐渐增加,当粒子含量增加至50%时,海绵的水接触角达到154°,具有超疏水性,它对不同油和溶剂具有良好的吸附能力,可以用于油水混合物的分离,并具有良好的循环使用性能.     

冷凝换热表面超疏水复合涂层的制备及性能

针对目前促成滴状冷凝换热的超疏水表面造价昂贵、热导率低和综合性能差等问题,以可溶性聚四氟乙烯、改性石墨烯(C)、气相二氧化硅等为原料,通过共混法在不锈钢基材上制备了用于冷凝传热表面的高导热超疏水复合涂层,并对其耐腐蚀能力、导热系数、强度和蒸汽冷凝传热性能进行测试分析。结果表明,涂层的耐酸腐蚀性能、导热性能强于304不锈钢,当含3%的C时,导热系数为18.188W·(m·K)^-1,在20%硫酸浓度恒温30℃条件下腐蚀速率为0.201mg·(cm²·h)^-1,和基材结合强度达38MPa。SEM分析表明,涂层疏水性能与气相二氧化硅含量有关,且质量分数为10%时接触角达155°。冷凝实验表明常压蒸汽在涂层表面冷凝时传热系数达120k W·(m²·K)^-1,大于不锈钢表面近10倍,并得出其滴状冷凝不持久的原因。     

超疏水锌表面的制备及其性能研究

将锌片置于盐酸和月桂酸的乙醇溶液中浸泡一段时间后,采用扫描电镜、傅里叶红外变换光谱仪、接触角测量仪分别对其表面结构、化学组成及其疏水性能进行了分析.结果表明锌片经简单浸泡处理后,其表面形成的粗糙结构和月桂酸的共同作用使其表现出很好的超疏水性能.     

SiCp/Al复合材料超疏水功能表面的性能及制备

为提高SiCp/Al复合材料的服役性能,本研究采用紫外激光刻蚀与盐酸溶液腐蚀相结合的方法,在SiCp/Al复合材料试样表面构建二级微结构,经低表面能处理后制备出超疏水功能表面.采用超景深三维显微系统、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、能量色散X射线能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)、接触角仪等设备,以及电化学试验、温度循环试验、摩擦试验等方法,研究了所制备的SiCp/Al复合材料超疏水功能表面的微观形貌、组成成分、疏水性、耐腐蚀性、温度稳定性以及耐磨性.试验结果表明:所制备的试样具备良好的超疏水性能,10 μm粒径试样表面的接触角达到了163.8°,且滚动角小于1°.与未处理试样相比,所制备试样的表面具有良好的耐腐蚀性、防污性和温度稳定性,以及一定的耐磨性能.同时,SiC颗粒的粒径越大,激光刻蚀难度越大,所制备试样表面的耐腐蚀性能越好.SiC颗粒粒径对所制备试样表面的防污性、温度稳定性和耐磨性能的影响较小.     

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。     

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.     

定向导水水刺非织造材料的制备及性能

以黏胶纤维与不同卷曲度的涤纶纤维为原料,采用水刺工艺,制备定向导水水刺非织造材料.测试并分析不同卷曲度的涤纶/黏胶水刺非织造材料的力学性能、透气性、透湿性和定向导水性能.结果表明,在相同复合方式及工艺参数下,三维卷曲涤纶/黏胶水刺非织造材料的纤维缠结更加紧密,其力学性能优于二维卷曲涤纶/黏胶水刺非织造材料,但透气性、透湿性和定向导水性能比二维卷曲涤纶/黏胶水刺非织造材料差.制备的4种涤纶/黏胶水刺非织造材料,可在垂直面和水平面同时实现定向导水.     

超高性能混凝土制备技术及材料性能研究进展

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)已发展近30年,因其超高的力学性能和优异的耐久性能而受到诸多关注。为更全面地认识UHPC,综合已有研究成果,从UHPC的原材料组成及配合比设计理论、掺合料及纤维对UHPC性能的影响、制备工艺、基本力学性能和耐久性等方面,对UHPC的研究进展进行了系统的分析和阐述,希望对UHPC研究有所促进。     

蝇眼仿生超疏水材料

<正>从动物身上,人类总能获得许多新材料的灵感。最近,澳大利亚伍伦贡大学(University of Wollongong)超导与电子材料研究中心主任窦士学教授,就和他的中国同事一起,在苍蝇眼睛的启发下,研制出一种新的超疏水的防雾涂层。这项研究成果在线发表在新材料期刊Small上。材料表面的起雾现象,是由于生成了直径大于190纳米的液滴,它会散射光线,使材料表面看上去雾蒙蒙的。在低温环境中,水蒸气过冷却后会形成冻雾,对电力线杆、通讯电缆、飞机等造成严重的破坏。     

铜箔薄上超疏水的制备及表征

采用硝酸银和铜片置换反应对铜基底进行了沉积,得到树突状的粗糙表面.然后用十二烷基硫醇降低其表面能,得到了稳定的超疏水表面.研究了硝酸银的浓度、浸泡时间对表面形貌的影响.结果表明,硝酸银的浓度为10mM、浸泡时间为20min时,形成均匀浓密3D的树突状粗糙表面,接触角高达157°.     

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。     

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.     

铜基超疏水表面的制备及防腐蚀特性

针对铜极易被含Cl~-溶剂腐蚀的问题,以NaOH和(NH_4)_2S_2O_8的混合水溶液为氧化剂、十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)为低表面能改性剂,在铜表面制备得到超疏水涂层。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对涂层表面的结构、形貌及组成进行了表征,通过Tafel极化曲线和EIS谱图分析了样品在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中的防腐蚀特性。结果表明:浸渍10 min的铜表面生长出了致密均匀的CuO纳米线结构;化学改性后表面的水接触角(CA)大于160°,滚动角(SA)小于3°。相比裸铜基板,生长有超疏水CuO纳米线结构的表面表现出较低的腐蚀电流密度(I_(corr)=3.285×10~(-6) A/cm~2),抑制腐蚀的效率达到99.65%,而且在3.5%NaCl溶液中浸泡6 d仍保持超疏水性。与当前使用缓蚀剂抑制铜腐蚀的方法相比,文中方法更加环保且廉价。     

氟化改性硅树脂制备的超疏水涂层防覆冰性能

研究具有超疏水表面特性的疏水涂层实际防覆冰效果.首先理论分析了水滴在固体表面浸润性影响因素,利用不同硅烷水解缩合反应制备出低表面能的含氟硅树脂,之后引入分形理论在含氟硅树脂中添加二氧化硅微粒制备疏水涂层.观察掺杂微粒的涂层表面微观结构,并测试水滴在不同涂层表面的接触角;为直观分析涂层防覆冰效果,将不同涂层涂覆试验件后在结冰风洞中进行覆冰测试.结果显示掺混不同量级微粒的疏水涂层表面形成复合粗糙结构,有着更好的粗糙度;含氟硅树脂表面水滴接触角较普通硅树脂提升10°,含有不同量级粒径微粒的涂层表面水滴接触角较单一粒径微粒掺混的涂层提升近20°,达到超疏水表面效果;具有复合微观结构的疏水涂层涂覆的试验件在5 m·s-1和15 m·s-1的风速下较无涂层表面覆冰减少率分别达到35.6％和25.9％,较只有一级粗糙结构的表面有效防覆冰时间长,具有较好的防覆冰能力.结果表明本文设计的超疏水涂层达到超疏水表面效果,且具有较好的防覆冰性能.     

耐磨透明超疏水薄膜的制备及工艺研究

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法,在酸性条件下,制得无色透明SiO2溶胶,作为上下层;以表面疏水处理的SiO2粉体(R974)为中间层;制备"SiO2溶胶/R974/SiO2溶胶"三明治式涂层于玻璃基板表面;经氟硅烷修饰可得到透明耐磨超疏水薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)表征,膜层具有分层凹凸结构.所得膜层接触角大于150°,可见光透射比为85.6%,雾度小于2%.经耐磨性测试后,接触角为102.0°,可见光透射比为85.6%,雾度小于1.0%.考察了溶胶浓度、热处理温度和涂膜方式对膜层性能的影响.