【摘 要】
:
超浸润表面是一类对液体有着优异滑动效果的表面,通常包括超疏水表面、超疏油表面、超滑移表面等。由于这些表面良好的疏液效果,它们在防污、自清洁、管道运输、医疗、军事等多个领域有着精彩的表现。近年来,随着研究的深入,超浸润涂层的制备方法逐渐丰富,如微阵列、激光加工、光刻和模板法等,尽管它们各自的应用环境各有优势,但依然存在有局限性。本文在深入调研相关文献的基础上,基于超浸润表面设计原理,通过溶胶凝胶法、
论文部分内容阅读
超浸润表面是一类对液体有着优异滑动效果的表面,通常包括超疏水表面、超疏油表面、超滑移表面等。由于这些表面良好的疏液效果,它们在防污、自清洁、管道运输、医疗、军事等多个领域有着精彩的表现。近年来,随着研究的深入,超浸润涂层的制备方法逐渐丰富,如微阵列、激光加工、光刻和模板法等,尽管它们各自的应用环境各有优势,但依然存在有局限性。本文在深入调研相关文献的基础上,基于超浸润表面设计原理,通过溶胶凝胶法、共价接枝法结合喷涂法成功制备了具备不同性能和功能的系列超浸润表面,包括超疏油表面、超滑移表面和自修复超滑移表面,系统研究了相关疏液机理,并对其防污性能、机械稳定性以及防腐蚀性能等进行了相关测试。具体为:(1)通过溶胶凝胶法将全氟辛基三氯硅烷与正硅酸四乙酯接枝到气相二氧化硅纳米颗粒上,进行喷涂干燥得到透明超疏油涂层。涂层对水和十六烷的接触角均超过150°且水滑动角为2±0.5°,十六烷滑动角为8.4±0.5°。涂层高度透明在可见波长范围内透过率超过82.3%,且表现出优异的热稳定性、机械稳定性、化学稳定性以及自清洁效果,在300℃的温度热处理2 h,p H 1-14的酸碱液滴以及砂砾从30cm高度冲击表面后,涂层依然保持良好的疏液性能。(2)针对超疏涂层的粗糙结构易受破坏影响疏液性能问题。利用聚酰胺胺(PAMAM)与单缩水甘油醚封端聚二甲基硅氧烷(PDMSME)的环氧/胺共价接枝反应改性环氧树脂,得到透明的超滑移涂层。PAMAM与环氧树脂反应得到高度交联的环氧网络,接枝的PDMS刷提供低表面能并充作液相减小液滴滑动阻力。因此涂层的滑动角极低(<5°),滑动速度达到1.16 mm/s。涂层表现出良好的防污效果,对水、泥浆、墨水以及果汁等液体的滑动角均小于15°。此外由于环氧树脂的抗腐蚀性以及惰性PDMS刷的存在,涂层具有优异的耐腐蚀能力,与原始钢片相比腐蚀电流密度下降了6个数量级。此外涂层具有极佳的热稳定性以及物理化学稳定性,拇指按压、小刀刮擦后以及对不同酸碱值的液体时滑动角都小于10°,120℃热处理100 h后涂层疏液性能稳定。(3)针对涂层遭到破坏后无法恢复疏液性能的问题。在油浴条件下利用PAMAM与PDMSME的环氧/胺反应得到接枝共聚物,将其与聚四氟腊(PFW)以及商用环氧树脂配方按比例混合,喷涂并加热固化得到自修复超滑移涂层。涂层对于一系列低表面能液体均表现出良好的滑动效果,十六烷的滑动角为8.3±0.7°,乙醇的滑动角为6.4±0.7°。由于PDMS刷的润滑效果以及PFW的减摩性,涂层在载荷为3 N下摩擦2 h,摩擦系数曲线保持稳定。并且PFW具有热熔性,因此在高温下加热可以熔化填补破损表面达到自修复的效果,经过多次破坏修复循环后,涂层依然表现出优异的机械稳定性。此外涂层的防腐蚀性能进一步提高,腐蚀电流密度与原始钢片相比下降了8个数量级。将涂层通过喷涂覆盖到常见的木制表面、瓷砖以及钢片,涂层依然具有疏液效果以及自修复效果,表明涂层具有广泛的应用前景。
其他文献
TC4钛合金以其优良的物理和力学性能,在航空航天、海洋等领域得到了广泛应用。但是,钛合金对氢有很强的亲和力,即便进入材料中的氢含量很少,也会强烈增大其氢脆敏感性,导致氢脆断裂。本文为提升TC4钛合金关键零部件在海洋富氢环境中的服役寿命,采用理论研究、系列试验和数值模拟相结合的方法,分析激光喷丸诱导的应力和组织强化效应对试样残余应力、微观组织、氢致塑性损失及拉伸断口形貌特征的影响规律,揭示激光喷丸强
激光熔覆技术具有工件变形小、加工精度高、绿色环保等优点,被广泛应用于金属零件的修复和强化,将其应用于对模具的凸曲面圆角型面进行修复和强化,具有重要的学术价值和工程价值。本文以H13热作模具钢为研究对象,兼顾热冲压模面耐磨性和表面强度,在H13钢表面激光熔覆Co基和Fe基合金熔覆层,通过利用多功能摩擦磨损试验机、硬度仪、OM、SEM、EDS、XRD等分析手段,分析不同熔覆层与基材的结合特性、耐磨性、
基于基底材料表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)的光学检测技术,被广泛应用于化学分析、生物传感等领域。然而随着被检测对象的浓度极限不断降低,对拉曼散射光学检测基底材料的表面增强拉曼散射性能提出了更高的要求。近年来,多孔硅(Porous Silicon)因其具有超大比表面积、孔径易调节及生物兼容性等诸多优势,多孔硅及其复合材料被视为最具竞争
二维材料具有许多独特且优异的物理化学性质,但原子级的厚度限制了这类材料对光的吸收截面,成为阻碍其应用于光电子器件的关键问题之一。通过构建二维材料与表面等离激元(surface plasmon polariton,SPP)纳米结构的复合体系,可以增强二维材料与光的相互作用。一维的银纳米线相较于零维的银纳米颗粒,具有容易制备和可以同时激发传导型和局域型SPP等优点。对此,本工作介绍了银纳米线SPP对单
比例施肥泵是一种施肥比例稳定、施肥速度可调节的施肥设备,能够满足水肥一体化技术的发展需要。阀门调节式比例施肥泵作为比例施肥泵的一种,结构简单、性能优良,且可方便切换纯灌水和施肥模式。但阀门调节式比例施肥泵存在的单次作业施肥量较低、施肥比例调节范围较小等问题,一定程度上限制了在水肥一体化技术方面的应用。针对阀门调节式比例施肥泵存在的问题,本文以满足大田水肥一体化系统应用为目标,系统分析了施肥泵的结构
激光加工技术以其无接触、柔性强、绿色环保等优势在众多工业领域中取代传统加工方式并得到广泛应用。随着激光加工技术的发展,激光表面微加工技术为工件表面微织构加工提供了新方法,并成功应用在内燃机缸套、机械密封环及轴承等摩擦副表面的织构处理。激光微织构技术已成为解决润滑和减摩问题的重要手段。现有的激光微加工设备多为通用型设备,其控制系统采用数控系统或专用的工控机并且需要搭配专用的激光控制器,设备造价高、适
随着工业的不断发展,对铝合金构件的综合性能提出了更高的要求,而传统的强化技术,包括机械喷丸、冷挤压、热处理等,都存在着加工周期长、工艺流程繁杂、强化效果不理想等问题。激光冲击强化是目前较为高效的表面强化手段,可以在强化后的构件近表面区域形成一层较深的残余压应力层并且能够使晶粒得到细化,但是当工件较厚时,强化效果有限。而脉冲电流辅助加工技术能在极短的时间内将多种能量耦合场(热-电-力)输入进材料,可
为缓解黄淮海地区在小麦-玉米轮作制度中的水资源压力,以及长期浅层施肥导致的水肥利用效率低等问题,本研究在限水灌溉和推荐施肥量条件下,通过大田试验,探讨不同施肥模式对小麦-玉米的作物产量、土壤养分和土壤水分变化、植株干物质及养分积累与转运的影响,以期通过以肥调水,以水促肥,为当地小麦-玉米生产的水肥高效利用提供理论依据。试验采用完全随机设计,设置三种底肥施肥模式:农户模式(F1),为小麦季旋耕施肥(
电除尘器(EP)作为燃煤电厂排放烟气的主要除尘设备,对较大颗粒物的脱除效率高达99.5%以上,但由于离子浓度和驱进速度低,导致细颗粒物(PM2.5)荷电、碰撞和收集效率低下。涡旋电除尘器(VEP)可提高放电电场的离子浓度和烟气停留时间,有助于解决颗粒物荷电量低的问题,但对于细颗粒物的脱除效率一般低于80%;而荷电凝并是提高细颗粒物脱除效率的一个有效方法。本文将荷电凝并和VEP电除尘技术相结合,通过
水资源日益短缺,再生水灌溉研究已成为本学科的热点问题。本文以农村生活污水再生灌溉水稻种植田为研究主体,以不同灌溉水源(农村生活污水一级处理水、二级处理水、河道清水)和不同水位调控(低水位调控、中水位调控、高水位调控)为主要研究手段。研究不同水源和不同水位调控下,水稻灌溉用水规律与水分利用效率变化规律;探求不同水源和不同水位调控下对水稻所需用水总量、水分消耗规律以及稻田水分利用效率的产生影响机理;研