质子交换膜燃料电池双极板用金属改性的研究

通过脉冲偏压电弧离子镀工艺,在316L不锈钢表面上沉积出致密的Cr的氮化物梯度薄膜(CrxN).表面改性后的不锈钢双极板界面导电性能良好,在质子交换膜燃料电池电堆的组装力范围内,与Toray碳纸的接触电阻为7.9～11.2 mQ·cm2.双极板的耐腐蚀性能相对于未处理的316L不锈铜基体有了显著的增强:在0.5 mol/L H2SO4 5×10-6mol/L F-的模拟电池环境腐蚀溶液中,室温下改性后双极板的腐蚀电流约为10-7 A/cm2,比基体的小了2个数量级;70℃时在相同的腐蚀环境下,虽然腐蚀电流有所增大,但仍然比不锈钢基体的腐蚀电流小1～2个数量级.改性双极板有很高的表面能,与水的接触角达90°,这有利于电池内部液态水的排出.通过表面改性获得的具有耐蚀-导电-憎水综合性能的金属双极板材料,在质子交换膜燃料电池中有很大的应用潜力.     

Ar等离子体清洗Cu箔靶的实验研究

极薄的铜箔是惯性约束聚变中常用的靶材之一,要求密度达到晶体理论密度、表面洁净、粗糙度低、润湿性好,用常规方法清洗厚度在2 μm及以下的铜箔,难以达到要求.本实验采用Ar等离子体清洗2μm厚的铜箔,比较研究了Ar等离子清洗和常规清洗的不同,且对不同条件下清洗铜箔的表面性质进行研究.实验结果表明,常规有机溶剂清洗的铜箔,表面有微量的油污残留,暴露在空气中易氧化,经Ar等离子体清洗的铜箔,表面洁净、暴露在空气中不易氧化,Ar等离子体清洗-0～20 min,表面性质最佳,清洗彻底,润湿角明显减小(减小近20°),表面自由能增大(增大18.5%)、表面光洁度满足制靶要求.     

射频等离子体聚合多层复合薄膜的制备及性能

采用等离子体聚合方法,分别以甲基丙烯酸甲酯、正硅酸乙酯和甲基丙烯酸三氟乙酯为原料制备了3种聚合物薄膜,并利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外可见光谱(UV-vis)和接触角(ContactAngle)等方法研究了不同条件下所得的聚合物薄膜的表面形貌、表面粗糙度、光学透明性及疏水性等性能.研究结果表明:聚甲基丙烯酸甲酯薄膜具有最好的可见光透过率和最佳的表面粗糙度(RMS).聚正硅酸乙酯薄膜的表面粗糙度随射频功率变化不大.聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜在低功率下有较低的表面粗糙度,但随着入射功率的增加,等离子体刻蚀作用使得表面粗糙度增加.SEM照片表明聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面平坦致密无针孔.静态接触角测试结果表明三种聚合物薄膜都有较好的疏水性能,以聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜的疏水性能最佳.利用等离子连续聚合的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯薄膜/聚正硅酸乙酯/聚甲基丙烯酸三氟乙酯3层复合薄膜,并对复合膜的性能进行了表征.     

含有机溶剂的水滴在不同固体壁面润湿性的分子动力学

采用分子动力学方法对液滴在固体壁面上的润湿行为进行模拟计算,分析了不同含量溶剂的水滴在硅表面和碳表面的润湿行为,以及液滴在硅表面和碳表面的张力和两者之间相互作用能。结果表明:随着液滴中有机溶剂质量分数的增大,液体的表面张力随之减小,液滴与固体壁面之间的相互作用能增加,接触角随之减小;改变固体表面材料也可改变液滴与固体壁面之间的作用能,亲水表面上液滴与固体壁面之间的相互作用能较大,固体表面对液滴的吸引力较强,使得液滴在表面上的接触角减小,液滴在固体表面的润湿性能液滴增强。温度升高导致表面张力减小,但表面张力变化较小,因此接触角几乎不变。     

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°.     

硼硅玻璃在氧化铝陶瓷上的高温润湿行为与界面结合性能

采用硼硅玻璃作为焊料,氧化铝陶瓷片作为基底,研究了玻璃焊料在氧化铝陶瓷基底上的高温润湿行为和界面结合性能,分析了温度、气氛和压力对组织和性能的影响规律.研究结果表明:真空条件下580℃熔融玻璃焊料与陶瓷基底之间接触角最小,为15.54°,玻璃焊料与氧化铝陶瓷基底具有良好的润湿性;在580℃真空条件下,且无加压烧结时,粘接试样中玻璃焊料与氧化铝陶瓷基底粘接强度最大,达到36.38 MPa;从微观结构分析,玻璃焊料与陶瓷基底在580℃真空条件下烧结后,焊料内部无明显气泡产生,且与陶瓷基底界面结合良好.     

考虑油膜阻力的直线滚动导轨副摩擦力建模与试验

为了准确预测直线滚动导轨副的摩擦力大小及受影响因素,本文考虑导轨副的流体润滑状态,基于Hertz接触理论研究了直线导轨副摩擦力受滚珠接触角和预紧力的影响规律.基于接触理论建立了直线导轨滑块的受垂直载荷的静力学平衡方程.利用Hertz接触理论分析直线滚动导轨受外力时各列滚珠接触力的变化情况,并结合对临界载荷的分析,建立了随外载荷变化的考虑润滑油膜阻力的直线滚动导轨副摩擦力模型.以国产某型号直线滚动导轨副为研究对象,对所建立的受载摩擦力模型进行试验验证.通过试验数据与理论数据的分析和对比,验证了润滑油膜阻力、接触角和预紧力等因素对直线导轨副摩擦力的影响规律.研究表明,直线滚动导轨副摩擦力在润滑条件下,受接触角变化和预紧力退化的影响呈现有规律的变化.     

材料表面可逆润湿性行为研究进展

 综述了近几年制备可逆润湿性表面的常用方法及常见的控制润湿性可逆变换的手段,例如在原材料表面添加光敏性物质、热响应性物质及pH敏感性物质等,并介绍了其响应性机理;总结了目前尚不能形成规模化生产、性能不稳定等研究薄弱点;展望了未来研究方向及具有可逆润湿性生物质材料前景,认为后续研究的重点亦可放在性能稳定性等方面。     

微尺度下台阶结构对气泡的约束作用及临界失效体积

利用微气泡的特殊性能的微流体器件因其独特的优势而受到越来越多的关注,其中很多情况下,器件功能的实现要求气泡必须被约束住从而可控地生长或收缩.表面张力是微尺度下一种造成气泡偏移的重要因素,对台阶结构阻碍气泡因表面张力而发生偏移的作用进行了研究.制作了底部布置有电极的台阶试件,并进行了水中电解的实验,观察了微气泡的生长过程.实验观察证实了台阶的约束效果,同时也发现了约束失效的现象.在数值模拟和分析的基础上提出了台阶约束的临界失效体积,并针对二维气泡模型给出了临界体积的解析解.使用台阶结构可以通过设计合理的台阶高度来简便地实现对所需体积的气泡的约束.     

润湿性对低渗透油层采收率影响的实验研究

为了探索润湿性对低渗透油层采收率的影响,利用不同的化学处理液对人造及天然岩心进行处理后制备了润湿性不同的实验用岩心,并在室内进行了驱油实验.实验结果表明:对人造和天然低渗透岩心,接触角分别为67.17°和69.77°～72.60°(弱水湿)时水驱采收率最高;接触角分别为100.78°和81.68°～85.48°(中间润湿)时聚表二元驱(400 mg/L的聚合物+0.1%质量浓度的Bs13活性剂)提高采收率幅度最高.润湿性对低渗透岩心水驱采收率比对二元驱的影响大;不同渗透率岩心水驱采收率最大值所对应的接触角值有区别,润湿性对中高渗岩心水驱采收率影响大,对低渗岩心影响小.