湿润转变对超疏水表面上撞击液滴结冰影响的研究进展及展望

表面超疏水性是液滴撞击固体表面反弹的基础,利用超疏水表面的液滴反弹特性可从源头上抑制撞击液滴结冰,但湿润转变的发生会使表面的超疏水性失效.本文重点关注湿润转变对超疏水表面上撞击液滴结冰的影响.首先,分别从湿润转变对表面上撞击液滴动力学行为的影响、湿润转变对撞击液滴结冰形式的影响和撞击液滴湿润转变遵循的能量路径及转变机理3个方面梳理当前研究现状.然后,在总结上述研究现状的基础上,对通过表面微结构拓扑设计,实现抑制Cassie-Wenzel不可逆湿润转变,促进Cassie-Wenzel-Cassie可逆湿润转变,以此强化超疏水表面的液滴反弹特性进而抑制撞击液滴结冰的新思路进行了展望.     

水黾仿生特性与工程应用研究进展

水黾是一种在湖泊、池塘、湿地中常见的小型昆虫,凭借其腿部具有微纳复合结构而呈现的超疏水特性可稳定站立在水面,受到普遍关注并逐步成为研究热点。已有学者对水黾运动特性开展研究,以期获取设计灵感用以研制功能优异的超疏水表面与功能完善的仿生水黾机器人。从水黾运动特性入手,综述了运动支撑力的测试方法,重点关注以水黾为仿生原型在工程仿生领域中超疏水表面制备、水上行走机器人和跳跃机器人研制的发展现状。超疏水表面的制备应从微形貌特征、制备工艺和生产成本等方面深入研究,仿生水黾机器人的研制需进一步考虑运动、驱动方式和支撑特性。基于水黾腿部微形貌结构特征研制超疏水功效显著且持久的超疏水表面,以及性能优异、功能完备、运动特性高度相似的仿生水黾机器人将是未来发展的主要趋势。     

仿生超疏水导电竹材的制备及其耐久性

 采用银镜反应及分子自组装技术,在竹材表面原位负载一层纯单质银纳米粒子,赋予竹材导电功能,再经十七氟癸基三甲氧基硅烷（FAS-17）的进一步处理,制备出具有导电功能的仿生超疏水竹材试样,并通过实验观察研究了其稳定性及耐久性。结果表明,制备竹材表面拥有亚微米/纳米二维等级粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS-17共同决定了竹材的超疏水性,竹材表面与水的接触角为155°,滚动角小于10°;制备竹材能够抵抗pH 1~14溶液及强浓度NaCl溶液,且经强烈的溶液搅拌及蒸煮,依旧保持超疏水性和导电性。     

木材仿生趋磁性及其超疏水性能

 室温条件下,利用含Fe³⁺和Fe²⁺盐为前体的化学共沉淀法,成功地在木材表面上附着纳米磁性γ-Fe₂O₃颗粒,并经过进一步化学改性后得到超疏水性材料。利用SEM、XRD、VSM及FT-IR等分析技术对样品进行了表征分析。结果显示,磁性粒子的形状类似颗粒状,并均匀地附在木材表面;γ-Fe₂O₃纳米粒子通过氢键作用与木材表面的羟基相互键合而成功附着在木材表面,并且具有良好的晶型,且磁性γ-Fe₂O₃纳米颗粒显示出良好的超顺磁性,经过改性的磁化材料具备很好的超疏水性。     

超疏水性织物的构建及其多功能性

 介绍了Young's、Wenzel、Cassie-Baxter模型等研究疏水性表面的基本理论,总结了宏观结构、微观结构、微观性能、毛细效应、化学组成等影响织物润湿性能的因素,综述了溶胶-凝胶法、层层自组装法、化学气相沉积法、化学刻蚀法、电纺丝法、聚合物成膜法、相分离法、辐射接枝法等超疏水织物表面的制备方法,预示了织物未来发展方向应为抗菌性、阻燃性、油水分离、超双疏、抗紫外性等多功能性研究,提出了目前超疏水性织物研究瓶颈及拟解决办法,展望了超疏水性织物的未来应用前景。     

细粒软锰矿磁-疏水联合聚团研究

为了研究细粒软锰矿在磁场中的聚团行为,采用在磁场中浮选细粒软锰矿的方法,研究细粒软锰矿的磁-疏水聚团。EDLVO理论计算结果表明:经捕收剂作用的软锰矿,颗粒间的疏水引力较小且为短程力,难以有效克服长程的静电排斥力,聚集困难;外加磁场后,软锰矿颗粒之间磁性引力的力程较疏水力长并随颗粒之间距离减小而急剧增加,它与疏水力联合,有利于颗粒间的团聚。显微镜观察和粒度测试表明:与单一疏水聚团的颗粒相比,磁-疏水联合聚团表观粒度大,比表面积小。磁场对于细粒软锰矿的回收及其与脉石的分离有利,磁化-浮选人工混合矿,在品位稍微提高的基础上,MnO2回收率提高23%。     

溶剂热法制备十二胺改性的氧化石墨及其表征

为了改善氧化石墨的亲油性,获得能够在有机溶剂甲苯中稳定分散的氧化石墨,以改进的Hummers法制备的氧化石墨胶体为前躯体,通过溶剂热法,在不同的反应条件下用十二胺对氧化石墨进行改性,制备了疏水的功能化氧化石墨.采用X射线衍射、紫外-可见分光光度计、红外光谱、拉曼和接触角测试对所得产物进行表征,考察了反应条件对产物结构及疏水性的影响.结果表明:经十二胺处理后氧化石墨的—COOH能与十二胺中的胺基发生反应,生成酰胺基团;在120℃,3h溶剂热条件下经过十二胺处理后的氧化石墨表现出了较好的疏水性,能均匀分散在甲苯中,真空抽滤获得的氧化石墨薄膜接触角由未处理前的16.9°提高到101.7°.     

疏水缔合聚合物APP4流变性能实验研究

采用RS6000测试了疏水缔合聚合物APP4的流变性能,并采用Carreau模型进行拟合.实验及拟合结果表明,疏水缔合聚合物具有较高的零剪切黏度,在质量浓度为500～2 000mg/L范围内,溶液由牛顿流体向假塑性流体转变的剪切速率在2.107～2.241 s-1附近,聚合物的质量浓度在3 000 mg/L时转变速率在...     

微波辅助提取籽瓜皮果胶工艺的研究

本文研究了微波辅助法提取分离新疆籽瓜皮中果胶的最佳工艺。探讨了各单一影响因素:萃取剂的加入量、萃取剂的浓度、微波功率、微波辐射时间等对果胶产率的影响。运用正交实验优化了萃取工艺,确定其最佳的工艺条件为:液料比1∶20,pH值为2,微波功率500W,微波辐射时间6min。萃取液经95%乙醇沉淀、过滤、80%乙醇纯化,最后在60℃下干燥,得到籽瓜皮中果胶的平均产率为18.3%。     

吸附在具有特定电荷分布表面的单层水可在常温下表现出疏水性

低温下固体表面吸附的一层水具有类似冰的结构而表现出疏水特性,而在常温下固体表面的水层是亲水的.中国科学院上海应用物理研究所方海平研究小组通过分子动力学模拟证实:具有特殊电荷排布的固体表面,可使吸附