低粘附功管壁的内流减阻研究

以乙烯基三乙氧基硅烷 无水乙醚溶液处理玻璃管道内壁 ,降低流体水与管壁间的粘附功 ,研究了低粘附功内壁管道的内流减阻性能。结果表明 ,在管壁与液体间的粘附功小于液体的内聚功条件下 ,当雷诺数大于临界雷诺数时 ,低粘附功内壁管道呈现明显的内流减阻效果 ,临界雷诺数的值与一定的临界壁面剪力值或层流底层临界厚度值相对应 ;在减阻区内 ,减阻率随雷诺数的增加及管道内径的减小而增大 ,阻力系数的无因次关联式可表示为λ=f (Re ,X) ,其中X为无因次数群 [W / (du2 ρ) ]。

改性聚硫密封剂的低粘附力性能研究

以液体改性聚硫橡胶为基体,通过加入轻质碳酸钙作为补强填料,采用氯化石蜡作为增塑剂,红朱作为染色剂制备了低粘附力改性聚硫密封剂。研究了不同黏度的改性聚硫橡胶、补强剂、增塑剂以及染色剂对改性聚硫密封剂粘接力的影响。研究结果表明,黏度为45 Pa·s,数均分子质量为3 500的液体改性聚硫生胶可以兼顾低粘接力和基膏黏度的工艺要求,轻质碳酸钙和轻质活性超细碳酸钙配合可以作为低粘附力改性聚硫密封剂的补强剂,氯化石蜡可以在粘接界面形成弱边界层保证改性聚硫密封剂耐介质后还可以保证良好的低粘接力,红朱耐介质后保持染色能力强。

材料表面冰粘附强度的研究进展

介绍了材料表面冰粘附强度的研究情况,主要包括冰粘附机理、表面特性与粘附强度的关系以及低粘附表面的制备和应用。

基于玫瑰花瓣超疏水高/低黏附特性利用软印刷技术构筑超疏水高黏附性竹材表面的研究(英文)

基于天然遗态材料植物叶片表面特殊形态及功能特性的启发,如荷叶微纳米结构的超疏水自洁特性、玫瑰花瓣微纳米结构的超疏水粘附特性。研究采用软印刷技术,分别以新鲜和干燥的玫瑰花瓣作为模板,通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)成功地转印制备了类玫瑰状超疏水竹材表面。扫描电镜(SEM)表明,类玫瑰花瓣表面形貌在制备超疏水竹材中起着非常重要的作用。玫瑰花瓣的干燥或潮湿可能使玫瑰表面具有不同的微/纳米结构,具有不同的间距值,表现出不同的高粘附性或低粘附性。新鲜的玫瑰花瓣乳突结构具有超疏水和高粘附性表面;然而,干燥的玫瑰花瓣的乳突结构中具有超疏水和低粘性表面。类玫瑰状竹材的成功制备,可有效防止水分侵入竹材,延长竹子在不同领域的使用寿命。针对玫瑰花瓣的超疏水特性,可有效提高竹材的附加值,也将为竹/木材的疏水改性提供了一个新的研究方向。

低冰粘附防/除冰涂层的技术现状及研究趋势

结冰是一种常见的自然现象,冰的形成和堆积会给航空航天、舰船交通、电力系统、能源设施等带来许多安全问题。研究防/除冰材料及技术,提升防御结冰灾害的应对能力,对日常生活、工业生产、国防军工等具有重要意义。低冰粘附防/除冰涂层利用材料本身的性能显著降低冰与表面的粘附力,使冰在风力或自重作用下脱离,具有广阔的发展前景。本文首先介绍了冰的形成原理和结冰类型。随后,从纳米、微米等不同尺度总结分析了低冰粘附防/除冰涂层理论模拟方面的研究进展。根据降低冰粘附机制的不同,分别介绍了超疏水涂层、润滑表面涂层、低模量弹性体涂层、应力集中诱发裂纹涂层、低界面韧性涂层等不同类型涂层的除冰机制和制备方法。综述了冰粘附性的评价指标和实验方法,阐述了各种冰粘附强度测试方法的优缺点。最后,展望了低冰粘附防/除冰涂层未来的研究方向。

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。

气泡碰撞极端湿润性表面的行为特性

为提高极端润湿性表面的功能性,制备了超亲水、超疏水高粘附、超疏水低粘附3类极端湿润性表面,利用高速摄像机对不同上升高度下的气泡碰撞极端湿润性表面进行了行为特性研究,所用气泡当量直径分别为2.16、2.59、3.32 mm.研究发现,表面湿润性、气泡上升高度(L)和气泡当量直径(D)对气泡行为特性有着重要影响,表面微观结构和表面张力是影响气泡在表面稳定状态的最为关键的因素.当气泡碰撞超疏水低粘附表面时,先振荡或弹跳,最后在表面铺展成一层气膜;碰撞超亲水、超疏水高粘附表面时,气泡先振荡或弹跳,最后以球缺状的形式静止在表面上.气泡碰撞表面速度较大时,气泡在3类表面上都会发生弹跳行为,其初次弹跳高度(h_1)随着L增大先增大后减小,在L为13.6 mm时均达到极值,分别为6.05、5.53、4.37 mm.对超疏水低粘附表面而言,随着气泡直径的增大,气泡在碰撞过程中的能量耗散增加,因此h_1逐渐下降,气泡发生铺展的时间逐渐缩短.

聚丙烯/石墨烯表面微纳结构制备及润湿性能

通过熔融共混法制备了聚丙烯/石墨烯(PP/GP)纳米复合材料,以表面具有多层次(微/亚微/纳米结构)的阳极氧化铝作为模板,采用热压印成型PP/GP(91/9)表面多层次微/亚微/纳米结构。研究表明,制备的PP/GP样品表面呈现类荷叶表面鳞次栉比的微乳突结构,且该结构上分布的纳米结构,所构成的多层次微/亚微/纳米尺度的粗糙度可以有效提高PP/GP样品表面捕获空气的能力。由于在多层次微纳结构之间困气所形成的气垫减少了水滴与表面之间的实际接触面积,因此,当测试液滴为10μL时,PP/GP微纳结构表面仍具有大于150°的接触角和小于0.5°的滚转角,并且,在3626 Pa的静水压力下,能够至少保持30 min不被浸润,这表明PP/GP微纳结构表面具有极端低粘附超疏水特性和较强的润湿稳定性。

液体自输送功能性表面及其应用

液体自输送功能性表面在微流控、传质传热等领域有着重要的意义,此类表面发挥作用往往受到固体表面微纳米结构、固-液之间的静态润湿特性和动态润湿特性的综合影响。重点概述了固-液接触润湿模型与粘附性的关系,固体表面特性(即表面微观结构和润湿性)对固-液接触状态的影响。在此基础上,按照产生自驱动力的固体表面特性是否均匀,将液体自输送功能性表面分为两大模式,分别是非均质化润湿模式和均质化润湿模式。其中,非均质化润湿模式主要包含梯度润湿表面、锥体表面、润湿图案化表面以及薄壁多孔材料;均质化润湿模式主要包含毛细力驱动微沟槽表面、拉普拉斯压差驱动表面和毛细力驱动滑移表面,并逐一阐述了不同表面自驱动的原理。随后对这些不同表面的应用进行了总结,包括水汽收集和油水分离。最后,对各种液体自输送功能性表面问题进行了总结并给出了可能的解决措施,并展望了液体自输送功能性表面的发展方向。

Al_2O_3超疏水薄膜的制备及其耐腐蚀性研究

目的低成本地提高金属对海水的耐腐蚀性能。方法采用新型低成本Al_2O_3溶胶在铝基底上制备Al_2O_3薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪对制备的Al_2O_3薄膜进行成分、微观结构以及润湿性能分析。利用电化学工作站对样品的耐腐蚀性能进行测量,从而对薄膜的腐蚀防护性能进行评价。结果该新型低成本Al_2O_3溶胶可在铝基底表面制备出无定形Al_2O_3薄膜,薄膜为直径不同的柱状体,且利用沸水刻蚀的办法可使薄膜上柱状体的致密度和直径均匀度不同。制备的Al_2O_3薄膜经低表面能物质改性后,对去离子水的接触角达到153.2°,具有较高的疏水性和较低的粘附性,提高了铝基底的耐海水腐蚀性,对空白基底的缓蚀率达到97.9%。结论采用新型低成本Al_2O_3溶胶在铝基底上制备的Al_2O_3薄膜能有效提高对海水的耐腐蚀性。

基于纳米SiO2-PDMS体系的耐磨超疏水木材表面构建与特性评价

通过Stober法与溶液自组装的方法在二氧化硅球表面接枝了十八烷基三氯硅烷,采用滴涂的方法在木材表面制备聚二甲基硅氧烷和二氧化硅涂层。用SEM、FT-IR、XPS对其微观形貌、化学组分、表面结构进行表征;通过砂纸磨损实验、静态水接触角和滚转角对其稳定性能进行了测试和评价。结果表明:在木材表面沉积了纳米SiO2-PDMS涂层,改变了木材的润湿性与稳定性;SiO2-PDMS超疏水木材不但没有改变木材的色彩纹理,还使木材表面具有低黏附超疏水特性,接触角约为158°,滚动角为6°。SiO2-PDMS超疏水木材仍然保持了超疏水性,说明SiO2-PDMS超疏水木材具有良好的机械稳定性,因此所制得的木材表面不仅具有超疏水性,而且在砂纸磨损试验后具有优良的耐磨性。

类液体动态界面材料:近期应用进展

类液体表面是接枝了高度柔性分子刷从而表现出类液体特性的表面。典型的类液体表面一般通过在平坦固体表面上共价接枝具有极低玻璃化转变温度的聚合物分子刷(其玻璃化转变温度一般在零下100℃以下)制备而成。由于所接枝分子链具有类似流体的高度动态特性,能自由旋转与运动,各种极性或非极性液体在这类被称为"类液体"或"准液体"的表面上粘附力低,易滑落,表现出极低的接触角滞后。传统上,对这类表面的研究主要限于简单的疏水及疏油应用。最近几年,国内外课题组相继报道了关于类液体表面的一些非常独特的界面物理化学特性;对其功能和应用的研究,也从简单的疏水、疏油,拓展到微观无损输运、防垢、除冰、冷凝传热和高性能膜分离等领域。基于类液体表面功能化的类液体动态界面材料也因而成为一类具有广阔应用前景的新兴材料体系。本文将在介绍类液体表面概念的基础上,重点介绍类液体动态界面材料最新的功能和应用研究成果,并对其未来研究和应用空间进行展望。