铝基微纳米结构超疏水表面制备及其防冰/霜性能

[目的]在铝上构建具有粗糙微纳米结构的超疏水表面,可赋予其良好的防冰/霜性能。但在实际应用中铝的超疏水性会逐渐变差甚至失效,微纳米结构的稳定性是影响疏水耐久性的主要因素之一。[方法]先通过二次阳极氧化在铝表面制备纳米多孔结构,再用不锈钢筛网模板压印的方法在铝表面获得微米级结构,扩孔处理后采用低表面能物质(如三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟代正辛基硅烷)进行修饰,最终获得了微纳米结构的铝基超疏水表面(标记为MN-SHS),并就其表面形貌、水接触角、液滴粘附性、防冰/霜性能和耐久性与只进行二次阳极氧化的铝试样和进行二次阳极氧化+扩孔的铝试样作对比。[结果]MN-SHS样品表面的水接触角达到164°,液滴粘附性低,防冰/霜性能和耐久性最优。[结论]采用阳极氧化结合微米压印技术可制得具有微纳米复合结构的铝基超疏水表面,在防冰/霜方面具有很好的应用前景。

制备Ti-6Al-4V钛合金表面微纳米结构的工艺优化

采用机械打磨、酸洗和电化学法在Ti-6Al-4V钛合金上制备微纳米孔洞结构,提高钛合金表面粗糙度和孔隙率,以增强钛合金与塑料的界面粘接强度。分析极化曲线确定最佳电解液成分;通过正交实验获得电解液中的硫酸浓度、盐酸浓度、磷酸浓度、电解时间和电解温度的最优工艺参数和粗糙度、孔隙率。结果表明,当硫酸浓度为10%、盐酸浓度为5%、磷酸浓度为0 M、氯化钠浓度为0.04 g/mL、电解时间为20 min、电解温度为50℃时,得到最佳粗糙度为5.32μm,孔隙率为45.18%。该数据也是目前所查找的文献研究中已知最好的结果。

水溶液一步法制备铜基Cu_(2)S微纳米结构及其超疏水性能

无需任何模板、表面活性剂或添加剂,通过廉价、简洁、易操作的水溶液一步法,将预处理的铜箔浸渍于一定浓度的CH_(3)CSNH_(2)溶液中,室温条件下反应,得到了具有微-纳米双尺寸粗糙结构的硫化亚铜超疏水薄膜。结果表明,铜基底上生成的硫化亚铜微-纳米双尺度粗糙结构表面对水的静态接触角高达171°,水滴滚动角低至3.5°,具有优异的超疏水性能。

蒙药孟根乌苏中微纳米结构的发现及新药开发成果分析

蒙药是指在内蒙古自治区及周边地区广泛使用的传统医药,它是传统医学的重要组成部分,是蒙医药的精华,是内蒙古地区蒙古族人民防病治病、养生保健的有效手段。孟根乌苏在我国古代主要作为蒙药使用,用于治疗风湿痹痛、骨节疼痛、腰痛、痢疾等病症,疗效确切。随着对孟根乌苏药理作用研究的深入,其传统功效逐渐被现代药理学研究所证实,因此具有很大的开发利用价值。本文从蒙医临床应用出发,对孟根乌苏中微纳米结构进行了研究,并对其药理作用及在新药开发方面进行了总结和分析。

添加CeO_(2)对超音速火焰喷涂微纳米结构WC-10Co4Cr涂层组织和性能的影响

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备了微纳米结构WC-10Co4Cr涂层和质量分数1%CeO_(2)改性微纳米结构WC-10Co4Cr涂层,研究了CeO_(2)的添加对涂层显微组织、力学性能和耐磨粒磨损性能的影响。结果表明:CeO_(2)的添加对粉末烧结过程中Co_(3)W_(3)C相的形成有抑制作用,同时能够减少喷涂过程中W_(2)C相的生成;CeO_(2)改性涂层的孔隙率为未改性涂层的72%;CeO_(2)的添加会加剧涂层的铬元素聚集程度,不利于CoCr黏结相的生成;CeO_(2)改性涂层的力学性能和耐磨粒磨损性能均低于未改性涂层,显微硬度和断裂韧度分别降低了11%和7%,经过15 600 r磨损后,其磨损质量损失率比未改性涂层高36%。

微纳米结构生物材料在骨组织再生修复中的研究进展

天然骨组织由有机纳米材料胶原纤维和无机纳米材料羟基磷灰石组成,具有独特的微纳米结构以及传统人工合成材料无法比拟的生物功能和力学性能优势。在组织工程和再生医学的研究中,模拟天然骨组织层次特征的微纳米结构生物材料是研究热点之一。近年来,研究人员发现微纳米结构生物材料能有效调节细胞增殖、分化和迁移,促进细胞成骨分化,进而促进体内骨组织再生。本文综述了利用天然骨组织层次特征指导材料分层设计的研究进展以及微纳米结构生物材料的细胞相互作用特性和在骨组织工程中的应用,以期为生物材料的设计提供新思路。

许昌学院微纳米结构储能材料与器件团队在国际权威期刊《INORGANIC CHEMISTRY FRONTIERS》发表研究论文

近日,我校微纳米结构储能材料与器件团队在电催化和能源存储领域获得重要进展,相关研究成果分别以“Two-dimensional materials for electrocatalysis and energey storage applications”和“Hydrogen bond stabilizedβNi(OH)x SO,interlaminar materials for highly active supercapacitors”为题发表在国际权威期刊《Inorganic Chemistry Frontiers》(中科院一区top期刊,IF=7.78).上,其中团队成员化工与材料学院李婷婷博士为第一作者。

具有微纳米结构超疏水表面润湿性的研究

本文综述了近年来具有微纳米结构超疏水表面的研究进展。介绍了具有微纳米结构超疏水表面的制备方法,表面结构对超疏水性能的影响,周期性结构表面超疏水的条件,超疏水表面接触角滞后以及功能化超疏水表面等方面的研究,探讨了这一领域存在的问题及可能的发展方向。

二维微纳米结构表面反射特性的时域有限差分法模拟研究

亚波长微纳米结构表面具有优良的抗反射特性,本文以硅基太阳能电池响应光谱的300～1 200nm为应用基础,利用时域有限差分法计算了表面面形、结构参量的占空比、高度和周期以及光波入射角等对二维微纳米结构表面反射特性的影响,并结合等效介质理论进行了进一步理论分析,结果表明:等截面光栅结构的反射率较大,结构参量影响也较小;锥形渐变截面光栅结构的抗反射性能较好,且反射率随着占空比、结构高度的增大而显著下降;同时,光波在光栅法线的±40°范围内入射时,反射率均较小.通过对亚波长微纳米光栅结构的反射特性的模拟和分析,为抗反射表面的设计和制作提供了基础.

HVOF制备的微纳米结构WC-12Co涂层组织结构与抗空蚀性能

本文中采用HVOF工艺制备了二种微纳米结构及一种普通微米WC-12Co金属陶瓷复合涂层,并采用SEM、XRD等分析了涂层的显微形貌和组织结构;测量了涂层的显微硬度、孔隙率及开裂韧性;采用超声振动空蚀装置研究了涂层的抗空蚀性能,探讨了涂层空蚀机理.结果表明:由亚微米与纳米WC-12Co组成的微纳米结构涂层孔隙率最低,组织最细小;虽然HVOF制备的微米WC-12Co涂层中WC基本上没有产生氧化脱碳,但是在二种微纳米结构WC-12Co涂层中WC不同程度地产生氧化脱碳,生成W2C、W及Co6W6C等物相;由亚微米与纳米WC-12Co组成的微纳米结构涂层显示了最优异的抗空蚀性能,空蚀率仅为微米涂层的1/3,其涂层抗空蚀性能提高的根本原因在于涂层中同时存在亚微米和纳米尺寸的WC、W2C、Co6W6C高硬度颗粒及一定量的Co、W韧性金属,由此提高了涂层的硬度和开裂韧性,延缓了微裂纹的产生与扩展.

胫骨生物复合材料多级微纳米结构的韧性机理

目的研究胫骨生物复合材料多级优良微纳米结构的韧性机理。方法利用扫描电镜观察胫骨成骨的多级微纳米结构。通过多级微纳米结构模型分析揭示胫骨的韧性机理。结果胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的、具有多级微纳米结构的生物复合材料。在不同尺度下的微纳米结构模型分析表明胫骨多层微纳米结构增加了胫骨的断裂能,而羟基磷灰石纤维片的交叉微结构以及羟基磷灰石纳米纤维片的长细形状尺寸增加了纤维片的拔出能。结论胫骨多级优良微纳米结构赋予胫骨高的断裂韧性,可用于仿生复合材料设计。

ZnO微纳米结构薄膜的光响应润湿性

利用低温液相技术及氢氟酸的调控作用制备"短棒"、"球形"和"花形等不同形貌的ZnO微纳米结构,研究这些形貌特征的ZnO表面在真空紫外光(VUV)处理后的润湿性变化情况。结果表明,经VUV光照处理后,3种不同形貌的ZnO表面润湿性均发生从高疏水(接触角CA>120°)到超亲水的转变(CA^0°),其变化速度均经历了一个先快后慢的过程。用十八烷基三甲氧基硅烷对ZnO表面进行改性,使ZnO表面覆盖一层自组装单分子膜,则其疏水性有所增强(CA>140°);此时再经VUV光照后,ZnO表面从高疏水到超亲水的转变进程显著变缓。对各种不同微纳米结构ZnO表面进行光润湿性研究,将有助于实现ZnO基质润湿性梯度表面。

微纳米结构对聚合物超疏水表面润湿性的影响

对聚合物超疏水表面疏水原因的理论分析及其超疏水表面常用的制备方法进行了总结,并从热力学角度评述了关于超疏水状态的两种理论模型:W enzel模型和Cassie模型,分析了微纳米结构对聚合物超疏水表面表观接触角的影响。

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.

微纳米结构Co_3O_4陶瓷材料的合成及介电性能研究

本文采用液相和煅烧相结合的方法合成了微纳米结构Co_3O_4陶瓷材料,并对其微观结构和介电性能进行了研究。通过X-射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征手段,对产品的微观结构进行了表征。并进一步对两种微纳米结构Co_3O_4的介电性能进行了研究,研究结果表明多孔花状结构Co_3O_4材料具有良好的介电性能。

卟啉微纳米结构的新法合成

在前面工作的基础上,我们进一步研究了不同无机酸中对离子对卟啉微纳米结构形成的影响,并通过这种简单方法实现了大面积制备卟啉微纳米结构.通过紫外、红外和X衍射仪等多种方法对其结构表征表明,在不同无机酸的作用下,盐酸调控使卟啉分子聚集成一维的棒状结构;硝酸调控使其聚集成二维的带状结构;硫酸调控不能形成规则的卟啉聚集体.通过结构表征表明,其原因主要与无机酸中对离子的离子半径、配位能力有关.

不同形貌氢氧化镁微纳米结构的干燥动力学研究

采用沉淀转化法制备出两种氢氧化镁纳米片;采用直接沉淀法合成出氢氧化镁微米颗粒。通过干燥动力学实验得到三种形貌氢氧化镁的干燥曲线和干燥速率曲线;测定出三种形貌氢氧化镁在12℃下的平衡水分吸附等温线。研究结果表明,三种形貌氢氧化镁滤饼的初始含水量,纳米片的高于微米颗粒;它们的干燥速率曲线形状相似,但氢氧化镁纳米片的恒速段干燥速率曲线略有下降趋势;在相同的空气相对湿度下,纳米片的平衡含水量高于微米颗粒。

CF/PEEK复合材料表面构筑微纳米结构及其防冰性能的研究

为提高材料表面防结冰性能,同时满足航空航天轻质高强的要求,通过表面光刻、喷砂、喷砂+阳极氧化等方法在A5083铝合金表面构筑微纳米形貌,采用模板法将该形貌复制到碳纤维增强的聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)表面。使用接触角测试仪测量水滴在其表面的静态接触角,运用扫描电镜(SEM)分析表面形貌,利用自制结冰延迟性能测试仪记录表面结冰时间,并借助粘附力测试仪计算冰层的宏观粘附力大小。试验结果表明,与未经表面处理的试样对比,构筑微纳米结构的CF/PEEK疏水性能均提高;其中,利用表面喷砂+阳极氧化处理金属模板制备得到的CF/PEEK试样的表面疏水性能及防冰性能最好,当砂砾目数为120目时,接触角达150.4°,结冰时间达到538s(较未处理试样表面延长了12倍);最后讨论分析了表面结构与疏水、防结冰性能之间的关系。

空心微纳米结构的制备及应用研究进展

空心微纳米结构材料由于其独特而优异的性质,越来越引起人们的广泛关注,成为材料领域研究的一个热点。本文综述了近年来空心微纳米结构的制备方法,如模板法、水热法、喷雾干燥法、高温溶解法及超声波法等,并介绍了空心微纳米结构的表征手段,如电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱及红外光谱等,同时综述了空心微纳米材料在不同领域的应用进展。

磷酸钙陶瓷颗粒微纳米结构对蛋白吸附的影响

用微波烧结和常规烧结方法分别制备了4种具有纳米和微米结构的磷酸钙陶瓷,对陶瓷的相组成、微观结构、粒度分布、比表面积、孔径分布和表面Zeta电位进行了对比分析,并进一步采用凝胶电泳法考察了陶瓷对牛血清白蛋白/溶菌酶双蛋白的吸附行为.结果显示,纳米陶瓷和常规陶瓷具有相似的相组成、颗粒分布和表面Zeta电位,但微孔结构、比表面积和蛋白吸附差异明显.纳米陶瓷具有较小的晶粒尺寸和更丰富的介孔结构,使其能吸附更多的牛血清白蛋白和溶菌酶,表明其具有更强的生物活性.