蚊子复眼的防雾原理

蚊子复眼具有超疏水性和防雾功能,主要归功于蚊子复眼具有特殊的微、纳米分级结构。建立了复眼的微、纳米分级结构模型;并从界面疏水稳定性和热力学的角度进行了分析。界面稳定性分析表明蚊子眼微米和纳米级结构可抵抗的最大压力分别为67.2 k Pa和181 k Pa,能够有效地抵御外部雾滴的润湿。对于纳米尺度的小雾滴,由于受尺度和线张力的影响,类Wenzel状态的自由能高于类Cassie状态,因此在雾化过程中总是形成类Cassie状态,并进而形成Cassie状态。由于微米结构特别的半球形状和紧密排列,能够形成锥形疏水毛细管,这一锥形毛细管能够在雾滴长大过程中将雾滴从微结构内部排出,从而实现防雾。蚊子复眼上小尺度的纳米结构是实现防雾的基础和关键。     

疏水缔合聚合物溶液性能及其驱油效果

针对胜利油田高温高盐的油藏环境,设计合成了一种具有梳型结构的疏水缔合聚合物,系统考察了该聚合物溶液的增黏性、耐温抗盐性、长期稳定性、注入性和驱油效果。实验结果表明,随着浓度的增加,溶液黏度呈指数增长,增黏性强。在高温高盐条件下,该疏水缔合聚合物溶液黏度均比常规聚丙烯酰胺溶液高,表现出优异的耐温抗盐性能。在90℃条件下,随老化时间增加,溶液黏度先增加后降低,60 d后溶液黏度值大于40 mPa·s,表现出优异的长期稳定性。随注入量增加,压力先增加后趋于平衡,达到0.5 MPa,表明其注入性良好。当注入浓度一定时,随着注入倍数的增加,提高原油采收率幅度先增大后趋于稳定;当注入倍数一定时,随疏水缔合聚合物浓度的增加,提高采收率幅度增大。     

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.     

KCl在NaY沸石中扩散的正电子谱学研究

用正电子湮没寿命谱学的方法研究微量水对KCl在NaY沸石中扩散的影响, 实验分别测量了有吸附水与脱水后担载量为10%的KCl/NaY寿命谱.所有寿命谱经4个寿命分量分解,其中三、四寿命分量分别对应β笼与超笼微环境状态.实验表明在无水常温条件下KCl不能自发地在NaY沸石中扩散,微量水对KCl在NaY沸石中扩散有非常明显的影响.     

木材表面SiO2/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜的构建

【目的】为获得具有良好机械耐磨性的超疏水木材,构建了木材表面SiO₂/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜。【方法】采用两步法在木材表面构建有机/无机复合超疏水涂层,在木材基底预置透明环氧树脂底层以覆盖木材表面天然微沟槽结构,然后构建SiO₂/环氧树脂/氟硅烷(FAS)复合超疏水薄膜。采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及傅里叶红外光谱仪对超疏水涂层的微观形貌和化学组成进行表征,并测试其疏水、疏油和机械耐磨性能。【结果】木材表面复合超疏水涂层具有精细的微/纳米二元粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS,使木材表面不仅具有良好的超疏水性能(水静态接触角为153°,滚动角低于4°),而且疏油(乙二醇接触角为146°,滚动角低于11°); 经砂纸多次磨擦后木材表面水接触角和滚动角基本不变,超疏水性能保持稳定,超疏水涂层的微纳米结构及疏水物质依然保留,表现出良好的机械耐磨性。【结论】有机/无机复合超疏水涂层体系中,环氧树脂由于黏结作用使得SiO₂纳米粒子与木材基底形成牢固的结合,从而赋予涂层良好的机械稳定性。     

氯盐冻融对疏水性纳米白炭黑改性沥青性能的影响

基于基础性能试验、动态剪切流变(DSR)试验、热重分析(TGA)试验和红外光谱(FTIR)试验,对疏水性纳米白炭黑改性沥青在氯盐冻融环境下的劣化进程进行了系统研究。试验结果表明,疏水性纳米白炭黑的掺入可以有效抑制沥青在氯盐冻融环境下的劣化进程。基础性能试验和DSR试验表明经过30次氯盐冻融循环后,疏水性纳米白炭黑改性沥青的针入度增加了17.46%,软化点提高了5.82%,黏度增加了7.76%,车辙因子提升了17%～54%,其增长幅度远小于基质沥青,说明疏水性纳米白炭黑的掺入可以有效降低沥青对氯盐冻融环境的敏感度。TGA试验数据表明了疏水性纳米白炭黑可以提高沥青的热稳定性,但是疏水性纳米白炭黑改性沥青的热稳定性受氯盐冻融环境影响较为明显,这是由于疏水性纳米白炭黑在改性沥青过程中键合作用形成的连接键在氯盐冻融环境下更容易被破坏。通过FTIR试验可以发现在氯盐冻融环境下沥青发生了化学反应,但无新官能团出现。其中游离烃基(3 676 cm~(-1))变化最为明显,可以更为有效地描述2种沥青在氯盐冻融环境下的劣化进程。在氯盐冻融环境下,疏水性纳米白炭黑改性沥青各官能团无明显变化,分布较为稳定,具有较高的性能稳定性。     

天然沸石对水中左氧氟沙星的吸附及其影响因素

以天然沸石(NZ)作为去除水中左氧氟沙星(LEV)的吸附剂,通过静态吸附实验结合XRD、FT-IR和XRF等表征手段,针对NZ的结构及其对LEV的吸附效果、吸附机理进行探讨,并研究环境因素(包括腐殖酸和氨氮等)对吸附效果的影响.结果表明:XRD分析揭示了所用的NZ为斜发沸石;在LEV初始质量浓度为20 mg/L时,吸附达到饱和,最佳pH为6.5,吸附过程符合Langmuir模型,最大吸附容量为23.65 mg/g;吸附机理是离子交换和氢键作用;腐殖酸和氨氮的存在均使LEV的吸附量显著下降,推测主要是位点竞争和静电竞争抑制了NZ对LEV的吸附.     

碱溶蚀作用对介孔结构形成及微-介孔复合材料性质的影响

采用碱溶解沸石法制备微-介孔复合材料Y/MCM-41,通过改变原沸石碱处理时间调控沸石结构溶蚀程度,研究碱溶蚀作用对介孔相形成及微-介孔复合材料性质的影响.结果表明:随着原沸石碱溶蚀程度加深,晶体骨架脱硅现象明显,微孔结构破坏度逐渐加重,同时从沸石晶体表面溶解出的硅铝物种数量增多,有助于高稳定性介孔相组装形成,从而构成...     

纳米颗粒表面修饰对纳米流体粘度的影响

纳米流体的黏度受流体温度、纳米颗粒粒径、纳米颗粒浓度等多方面的影响。在前人的研究中,黏度随流体温度的增加而减小,随纳米颗粒粒径的增加而减小,随纳米颗粒浓度的增加而增大,但黏度随纳米颗粒浓度的增大程度不同。通过总结大量不同情况下纳米流体的黏度数据,分析纳米流体黏度随纳米颗粒浓度的增加与纳米颗粒表面性质的关系。分析结果表明:纳米颗粒的添加增加基础流体的黏度;且亲水型纳米颗粒比疏水型纳米颗粒与水形成的纳米流体的黏度高。通过对纳米颗粒表面性质的修饰,可以控制纳米流体黏度的变化,从而影响流体输送过程中的能耗。     

微纳米结构ZnO超亲/疏水表面结霜特性研究

采用水热合成法在铝基底上制备了微纳米结构ZnO薄膜表面试片,表面接触角小于3°,经FAS修饰后接触角达154.5°.通过结霜过程实验,表明两者均具有较好的抑霜效果,在测试条件下,与裸铝试片相比,水珠初始冻结时间分别延迟27 min及22 min;对于FAS修饰的微纳米结构ZnO薄膜表面,在30 min时其结霜量仅为裸铝试片的55％,反映低表面能的粗糙化结构表面对结霜起到很好的抑制效果.