双极板表面润湿性能的研究进展

双极板作为气、水通道,将质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部的液态水排出,其原材料选择、表面形貌特征及表面润湿性能都会影响PEMFC内部的水管理。针对调节、改善双极板表面润湿性能的问题,综述双极板的表面润湿性能对PEMFC电流密度与功率密度的影响,以及表面粗糙度对表面润湿性能的影响;介绍通过不同类型的表面涂层改善金属双极板表面润湿性能的方法;对于复合双极板表面润湿性能,详细分析不同树脂类型对表面润湿性能的影响,列举适合复合双极板的表面涂层,同时指出清理双极板表面富树脂层的方法。展望具有较好润湿性能的双极板的研究方向和发展应用。

废旧风电叶片粉体/聚丙烯复合材料力学性能及润湿性能研究

针对废旧风电叶片粉体材料(WWTB)回收加工高值化利用问题,以WWTB(平均粒径尺寸φ<2mm)为原料,采用三种不同的改性剂对其进行活化改性修饰,选择出较佳的改性剂及用量,得到改性修饰废旧风电叶片粉体材料(GWWTB)。采用熔融共混方式制备改性修饰废旧风电叶片粉体/聚丙烯复合材料(GWWTB/PP),考察GWWTB含量对GWWTB/PP复合材料力学性能、热稳定性能、润湿性能和断裂面微观形貌的影响。结果表明:采用质量分数4%的Z-6173改性效果最佳,活化指数提高了78.6%。当GWWTB质量分数为6%时,GWWTB/PP复合材料热稳定性最高,拉伸强度和冲击强度最大,热失重5%分解温度提高了11.7%,拉伸强度和冲击强度分别提高了22.89%和178.54%,GWWTB/PP复合材料的润湿性能随着GWWTB含量的增加而提高,GWWTB/PP复合材料亲水性增强。

氧化铝基网状织构化涂层的润湿性能研究

为解决聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystalline Diamond Compact,PDC)表面泥包问题,设计一种氧化铝基织构化涂层。通过接触角试验,了解激光工艺参数对氧化铝基网状织构化涂层表面润湿性能的影响,结合接触角理论分析液滴在织构涂层表面的浸润状态,并借助室内动态防黏附性能评价试验检验泥浆液环境下织构化涂层表面防泥浆黏附效果。结果表明:织构化表面液滴处于复合润湿状态,处于Cassie-Baxter接触状态的液滴呈现出向Wenzel接触状态过渡的趋势;织构化AT13涂层的表面黏附量相较于基材减少9.7%。

煤尘润湿性能试验

煤矿粉尘防治手段主要有煤层注水和喷雾降尘,煤尘润湿性能对降尘效果影响显著,而煤尘粒径和表面活性剂是影响煤尘润湿性能的重要因素.为了研究煤尘粒径和表面活性剂对煤尘润湿性能的影响,以某煤矿6种粒径煤尘样品为试验对象,选取4种表面活性剂(SDS,SDBS,Tween-80以及OP-10)开展煤尘微观特性和润湿性能试验.结果表明:煤尘粒径越小,其比表面积越大,平均孔径越小,煤尘的润湿性越差;同一煤质的煤尘润湿效果随着粒径的减小而降低;煤尘的润湿效果随表面活性剂的变化而变化,4种表面活性剂对煤尘的润湿效果大小为OP-10>SDBS>SDS>Tween-80,溶液中表面活性剂的质量分数超过0.05%时,煤尘的润湿性能基本无提升.在实际应用中使用表面活性剂OP-10和SDBS会比较经济实惠.

烟煤润湿性能影响机理研究

为改善纯水对烟煤的润湿性能,本研究在纯水中加入了APG12活性水添加剂,通过表面张力和接触角实验研究APG12溶液对烟煤的润湿性能,并进行分子动力学模拟,揭示APG12溶液对烟煤的润湿机理,研究结果可为活性水添加剂优选和研制提供依据。

CoCrFeNi基高熵合金熔体在碳化钨表面的润湿性能

为合理选择高熵合金黏结相,采用真空电弧熔炼法制备了CoCrFeNi、CoCrFeNiAl、CoCrFeNiAlTi等3种CoCrFeNi基高熵合金,用座滴法研究3种高熵合金熔体在碳化钨(WC)表面的润湿性能,并对润湿试样特征区域的成分和形貌进行表征。结果表明:CoCrFeNi基高熵合金熔体在WC表面的润湿过程分为迅速铺展和缓慢铺展2个阶段,活性元素在WC表面吸附扩散后形成前驱膜;CoCrFeNi基高熵合金熔体在WC表面的润湿为反应润湿类型,其中CoCrFeNi/WC体系中WC的溶解对润湿起重要作用,而CoCrFeNiAl/WC和CoCrFeNiAlTi/WC体系的润湿主要取决于界面反应;CoCrFeNi、CoCrFeNiAl、CoCrFeNiAlTi等3种高熵合金在WC表面有良好的润湿性能,平衡接触角分别为4.10°、7.03°和3.62°。

基于液液非均相的离散相润湿性能影响分析

多层斜板重力沉降分离器分离液液非均相物系过程中,离散相与接触壁面的润湿特性对分离效率有明显的影响。利用可视化与图像后处理技术,实验研究了水下环境中配比不同碘质量分数的CCl4油滴与3种常用板材的润湿性能。结果表明:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和不锈钢为水下亲油表面,玻璃为水下疏油表面。水下油滴含杂质质量分数相同的条件下,与玻璃表面的接触角较大,PMMA和不锈钢表面接触角接近。随着油滴含杂质质量分数的增加,水下油滴在PMMA表面的接触角增大,润湿时间增加;在玻璃表面接触角减小,润湿时间基本不变;3种材质表面滑动角均呈现减小趋势。该研究对液相环境下离散相油滴在壁面上润湿性能提供基础数据,为相关设备的选材和角度设计提供优化设计方案。

热障涂层微-纳分级微观结构制备及其抗CMAS润湿性能

通过悬浮液等离子喷涂技术(SPS)在常规大气等离子(APS)热障涂层表面构建了具有微-纳双尺度的表面微观结构,比较了高温下熔融CMAS(Calcium-Magnesium-Alumina-Silicate)在两种涂层表面上的润湿行为差异,从实验和理论角度分析了表面微观结构差异对涂层抗CMAS润湿性能的影响。研究结果显示,得益于涂层表面微-纳分级微观结构,SPS涂层的抗CMAS润湿性能较常规APS涂层的抗CMAS润湿性能得到了显著提升。在1300℃下热处理5 min后,熔滴在SPS涂层上的润湿角为115.1°,而熔融CMAS在常规APS涂层的润湿角为52.1°;热处理10 min后,熔融CMAS在SPS涂层上的润湿角为68.2°,是常规APS涂层上润湿角的3.2倍。此外,SPS涂层疏松多孔的微观结构特征有利于空气的储存,在熔体润湿涂层表面过程中可起到支撑液滴的作用。

电子束辐照改善材料表面润湿性能的研究进展

电子束辐照植入官能团具有均匀和可控修饰等优势,已经被广泛应用于改变表面能、改善材料表面润湿性能,但是关于电子束与材料表面相互作用以及改性表面润湿性能机制尚无明确的解释。因此本文主要针对电子束辐照改性材料表面性能进行研究,总结当前电子束与材料表面相互作用机制,发现电子束与材料表面相互作用主要有弹性相互作用和非弹性相互作用。当电子束能量超过材料损伤阈值时,电子束辐照会改变材料表面形貌,并且通过交联和接枝反应在聚合物之间产生新的化学键(如碳基、羟基和羧基等)或使材料表面形成氧化层,导致表面能的改变。电子束辐照改性表面的润湿性能与诸多因素有关,如电子能量、电子剂量、材料种类和复合工艺等。电子束辐照可以提高或者降低材料表面润湿性能,通过控制电子辐照参数,达到精确调整表面润湿性能的目的。电子束辐照作为一种简单、快速改善材料表面润湿性能的新工艺,复合其他工艺制备特殊功能的超疏水表面具有发展前景。

离子液体对煤尘表面润湿性能影响的试验研究

为了解决疏水性煤尘难润湿、微米级粉尘降尘率较低等难题,选取1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim][Cl])、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF_(4)])、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim][BF_(4)])3种咪唑类离子液体,开展不同变质程度的煤尘表面润湿特性试验研究,分析不同阳、阴离子数的复配活性水溶液对煤尘润湿性能的影响规律。结果表明,阳离子[Emim]^(+)和[Bmim]^(+)能有效屏蔽阴离子[BF_(4)]^(-)、Cl^(-)之间的静电相互作用,促进阴离子在气—液界面之间的吸附和聚集,致使表面张力、接触角均随活性水溶液的离子液体质量分数的增大而逐渐降低;咪唑阳离子侧链上的H原子与煤中的—OH、—COOH等基团形成氢键,破坏了煤中原有氢键,提高了离子液体对煤的溶解能力,长焰煤的润湿效果最好,褐煤次之,焦煤最差;复配后的活性水溶液通过破坏煤中官能团增强了对煤结构的溶解能力,降低了水的表面张力并提高溶液的润湿能力,复配溶液实现了协同增润作用,可为开发新型润湿剂提供新的思路和方向。

利用OWRK法预测桃叶表面润湿性能的研究

对桃叶表面润湿性能的预测方法进行了研究。应用OWRK法对不同生长期桃叶的近轴面、远轴面的表面自由能及其分量进行了测定。无论近轴叶面还是远轴叶面,随着桃叶生长期的增长,均表现出表面自由能减小,润湿性能变差,极性分量所占比例下降,色散分量所占比例上升等特性。这些变化与前人对于桃叶表皮蜡的蜡质含量、组份含量变化的研究成果相一致。说明用OWRK法测定桃叶表面自由能及其分量所得结果可靠,可以较好地描述桃叶表面的润湿性能和能量特征。

助剂对20%氯氟吡氧乙酸乳油润湿性能及对空心莲子草防效的影响

通过田间小区试验,验证了不同助剂对20%氯氟吡氧乙酸乳油(EC)防除空心莲子草的增效作用,并系统研究了不同助剂对20%氯氟吡氧乙酸EC药液在空心莲子草叶面润湿性能的影响。结果表明:添加氮酮、油酸甲酯或聚三硅氧烷可显著提高20%氯氟吡氧乙酸EC对空心莲子草地上部分鲜重及再生能力的抑制效果,其中以添加聚三硅氧烷的处理增效最为显著,添加聚三硅氧烷后,20%氯氟吡氧乙酸EC对空心莲子草地上部分鲜重、再生茎叶鲜重的抑制率分别为86.95%和81.66%;添加氮酮、油酸甲酯或聚三硅氧烷后,20%氯氟吡氧乙酸EC药液在空心莲子草叶面的表面张力显著降低,接触角减小,滞留量增加,其中以添加聚三硅氧烷的处理效果最为显著,添加聚三硅氧烷后,20%氯氟吡氧乙酸EC的初始接触角小于50°,180 s时接触角均小于15°,表面张力为25.09 m N/m,滞留量为1.891 g/cm2;添加氮酮或聚三硅氧烷可缩短20%氯氟吡氧乙酸EC药液在空心莲子草叶面正、反面的干燥时间,而添加油酸甲酯则会延长其干燥时间。研究表明,添加助剂改善了20%氯氟吡氧乙酸EC药液在空心莲子草叶面的润湿性能,可能是助剂提高20%氯氟吡氧乙酸EC对空心莲子草防效的原因之一。

速生杨木材的动态润湿性能

润湿性是木质材料科学的一个重要界面特性,它可以表征胶黏剂与木质材料接触时,在木质材料表面上黏附、渗透及铺展的难易程度和效果。根据木质材料的结构与性能特点,建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用衰减系数K来评价材料的润湿性能。并运用该模型研究了杨木表面脲醛树脂和酚醛树脂2种胶黏剂的动态润湿性能,用脲醛树脂胶研究同一年轮内早材和晚材的润湿性;与PF相比,UF在杨木表面的润湿性能较好;与晚材相比,早材的润湿性能较好。

含稀土Sn-Zn-Bi系无铅钎料润湿性能的研究

通过向Sn-Zn-Bi系钎料合金中添加适量合金元素Ga,Cu和La,制备了对Cu母材具有较好润湿性能的Sn-8.9Zn-2.7Bi-1.0Ga-0.5Cu-0.2La无铅钎料,其润湿角为25.1°。同时,还研究了无铅钎料中稀土元素La以及合金元素Ga的微量变化对钎料的润湿性及与母材金属结合界面组织结构的影响。研究发现,La和合金元素Ga的含量对Sn-Zn-Bi系无铅钎料润湿性能有较大影响,适量添加无论是在空气中还是在氮气保护下,均可以改善钎料的润湿性。

燃烧源PM_(2.5)微粒润湿性能

利用W ashburn动态渗透压力法研究了燃煤电厂与垃圾焚烧发电厂PM2.5微粒的润湿性能及其与微粒形态和组分的关系,并考察了添加润湿剂(十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、JFC、FS-310、Silanol w22)对水润湿燃烧源PM2.5的改善作用.利用扫描电镜和X-射线能谱分析了微粒的形态和化学组分.结果表明:微粒的形态和组分对润湿性能有较大影响,垃圾焚烧发电厂PM2.5微粒的水润湿性能优于燃煤电厂PM2.5;不同润湿剂改善燃烧源PM2.5微粒润湿性的效果与微粒特性密切相关,SDS,Silanol w22可明显改善燃煤电厂PM2.5微粒的润湿性能,而FS-310,JFC则对垃圾焚烧电厂PM2.5微粒有显著改善作用;研究结果可为利用蒸汽相变提高燃烧源PM2.5脱除效果及湿法除尘提供重要基础.

煤尘润湿性能测试技术分析

为了研发煤尘润湿剂以有效降低作业场所的煤尘浓度,通过试验对沉降法、毛细管下向渗透法、毛细管上向渗透法和滴液法等煤尘润湿性能测定方法进行比较,探讨了传统煤尘润湿性能测定方法再现性低、可靠性差的原因;设计制作了LM-3型煤尘加压成型器,通过对煤饼滴液来测定煤尘的润湿性。结果表明:利用煤饼滴液法可以提高煤尘润湿性测定结果的再现性和可靠性,便于煤尘润湿剂复配方案的设计,在此基础上开发出了性能优良的Anlong系列润湿剂,使试验的煤尘降尘率达到90%。

温度与镀层对Sn-Zn-Ga-Nd钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测定了不同试验温度下Sn-Zn-Ga-Nd无铅钎料在纯锡、SnBi和Au/Ni三种镀层上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对钎料在不同镀层上润湿性能的影响.结果表明,钎料的润湿性能随着温度升高而提升,表现为润湿时间缩短,润湿力增大;在240℃时,Sn-Zn-Ga-Nd无铅钎料在三种镀层上的润湿时间均已满足电子行业标准IPC中t0≤1 s的要求,其中纯锡和SnBi镀层的综合润湿性能更好.

木质材料动态润湿性能的表征

润湿性表征胶粘剂与木质材料接触时在木质材料表面上粘附、渗透及铺展的难易程度和效果。笔者根据木质材料的结构与性能特点,建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用系数K来评价材料的润湿性能。运用该模型对异氰酸酯(MDI)和脲醛树脂(UF)在中密度稻草板(MDSB)表面的润湿性能进行了研究,得出MDI的K值较大,MDI在中密度稻草板表面的润湿性能较好。

Ag和Ni颗粒对63Sn37Pb力学性能和润湿性能的影响

锡铅钎料在电子工业中广泛应用。锡铅共晶或近共晶钎料熔点较低 ,钎焊工艺性能好 ,但抗蠕变性能差。作者运用弥散强化原理 ,分别选用 1μm的Ag颗粒和Ni颗粒作为增强体 ,以 6 3Sn37Pb为基体 ,制成金属颗粒增强的锡铅基复合钎料。在再流焊条件下 ,弥散分布的增强体与基体冶金结合 ,在增强体的表层形成一薄层金属间化合物 ,蠕变性能大幅度提高。试验证明 ,在相同条件下 ,与基体钎料 6 3Sn37Pb相比 ,铺展面积略微下降 ,但Ag颗粒体积百分数为 5 %和 10 %的颗粒增强的锡铅基复合钎料的蠕变寿命分别提高 8倍和 6倍 ,同时抗拉强度和剪切强度均得到提高 ;Ni颗粒增强的复合钎料的蠕变寿命大幅度提高 ,Ni颗粒体积百分数为 5 %和 10 %的颗粒增强的锡铅基复合钎料的蠕变寿命分别提高了 85倍和 186倍 ,但润湿性能、剪切强度和延伸率均明显降低。

表面活性剂辅助钾肥喷施对烤烟叶片润湿性能、生理指标及品质的影响

为提高烟叶钾肥利用率及改善烟叶品质,以烤烟品种‘K326’为材料,利用接触角法测定了烟叶的临界表面张力;选取蔗糖脂肪酸酯、茶皂素、洗衣粉3种表面活性剂,利用表面张力法确定其临界胶束浓度;以喷施清水和单独喷施钾肥为对照,分别在钾肥中加入3种表面活性剂进行大田喷施试验(CK:喷施清水;CK1:喷施钾肥;T1:喷施钾肥+蔗糖脂肪酸酯;T2:喷施钾肥+茶皂素;T3:喷施钾肥+洗衣粉),测定不同生育期不同处理烟叶钾含量、抗氧化酶活性以及质体色素含量,并对烤后烟叶进行化学成分测定,研究了表面活性剂辅助钾肥喷施对烤烟润湿性能、生理指标及烤后烟叶品质的影响。结果表明:1)烟叶临界表面张力为30.41 mN?m^(-1),属于临界表面张力较低的叶片,较难被液体润湿。表面活性剂蔗糖脂肪酸酯和茶皂素的临界胶束浓度为1 000 mg?L^(-1)、5 000 mg?L^(-1),对应的表面张力值为32.64 mN?m^(-1)、40.33 mN?m^(-1),而洗衣粉浓度2 000 mg?L^(-1)时的表面张力最接近烟叶的临界表面张力,对应的表面张力值为30.30 mN?m^(-1)。加入表面活性剂后,钾肥溶液表面张力显著降低,润湿性能增加。2)表面活性剂促进了烟叶对钾肥的吸收。与单独喷施钾肥相比,加入表面活性剂后,烟叶生长过程中钾含量提高,其中T1、T2处理4个生育期烟叶钾含量均高于CK1处理。表面活性剂辅助钾肥喷施不同程度提高了烟叶SOD、POD酶活性,降低了MDA含量,烟叶抗氧化能力增强,膜脂过氧化程度降低,烟株抗逆性增强。此外,加入表面活性剂后,烟叶功能盛期叶绿素含量、类胡萝卜素含量提高,进而增强了烟叶的光合作用,有利于光合产物的合成和积累。3)加入表面活性剂后,烤后烟叶总氮和烟碱含量降低,钾含量和总糖、还原糖含量升高,化学成分更协调,烟叶品质更加优异。综合来看,添加蔗糖脂肪酸酯处理在提高烟叶润湿性能、促进钾肥吸收以及改善烟叶生理指标、提升品质方面效果最佳。