双层SiO_(2)宽谱带减反射涂层的制备及性能表征

采用无模板溶胶-凝胶法,成功制备在可见光范围内具有高透射率和良好疏水性的宽谱带减反射双层SiO_(2)涂层。采用提拉法在石英基底上沉积SiO_(2)双层涂层,底层和顶层的折射率分别为1.34和1.15。其中,底层由酸催化和碱催化混合SiO_(2)溶胶制备得到,顶层薄膜的溶胶是使用六甲基二硅氮烷(HMDS)作为改性剂,制备得到三甲基硅烷化的SiO_(2)纳米粒子体系。根据优化膜系设计要求,选择合适工艺参数镀制双层涂层,测试结果显示,SiO_(2)双层涂层在可见光区的平均透射率为98.64%,静态水接触角可达134°。

SiO_(2)溶胶和CNTs杂化增强水泥基复合材料性能研究

采用超声波法制备了SiO_(2)溶胶-碳纳米管(CNTs)分散液,研究了SiO_(2)溶胶-CNTs分散液对水泥基复合材料性能的影响,并用SEM、EDS、XRD微观测试方法对其进行了表征。结果表明:以SiO_(2)溶胶为分散介质,通过超声波法能够实现CNTs在水泥基复合材料中的均匀分散;掺1.5%的SiO_(2)溶胶和0.15%的CNTs能进一步提高砂浆的力学性能;SiO_(2)溶胶的火山灰活性消耗了砂浆中多余的水化产物Ca(OH)_(2),形成C-S-H凝胶密实了砂浆结构,CNTs在水泥浆体和细骨料界面之间起到纤维增强的作用,细化了孔隙,填补了微裂缝,降低了孔隙率。

纳米SiO_(2)溶胶对高温加砂油井水泥石强度作用规律及机制

测试高温(150℃,20.7 MPa)下纳米SiO_(2)溶胶对加砂油井水泥石抗压强度的影响,分析纳米SiO_(2)溶胶水化产物类型、形貌、微观结构以及作用机制。结果表明:高温下纳米SiO_(2)对加砂油井水泥石有多种作用机制,质量分数在1%~2%时,纳米SiO_(2)主要吸附在水泥颗粒表面,影响水泥正常水化,降低加砂水泥石强度;质量分数为3%~8%时,纳米SiO_(2)通过晶核作用诱导水化产物多点生长,改善水化产物微观结构,同时游离纳米SiO_(2)颗粒以不同团聚体形式充填在不同尺度水化产物孔隙中,提高水泥石致密度,保证加砂水泥石高温强度发展与维持;质量分数超过10%时,大量纳米SiO_(2)吸附在水泥颗粒表面并与Ca(OH)_(2)反应生成CSH凝胶覆盖层,纳米SiO_(2)团聚作用更显著且生成大颗粒聚集体不再具有填充效应,使水泥石微观结构遭到破坏,加砂水泥石强度大幅度降低;在高温固井水泥浆设计中,须确定合理的纳米SiO_(2)加量,纳米SiO_(2)才能通过晶核作用、填充效应等改善水泥石微观结构,有效阻止加砂油井水泥石高温强度衰退。

弯月面法涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜厚度与均匀性研究

为在光学元件表面涂覆特定膜厚且均匀性好的SiO_(2)溶胶凝胶增透膜,使用自研的弯月面涂胶机在200 mm×200 mm的熔石英平板上进行SiO_(2)溶胶凝胶增透膜的涂覆。基于薄膜干涉的原理,搭建了一套膜厚测试系统,准确获得了基片上的膜厚分布;对薄膜厚度与涂覆速度的关系进行幂函数拟合,并分析了弯月面涂胶机的涂覆速率及倾斜角度对薄膜厚度与均匀性的影响。结果表明,当涂胶机水平放置时,薄膜厚度与涂覆速率的拟合关系符合弯月面涂覆理论公式,薄膜厚度随涂覆速率的增加而增大,而膜厚均匀性随涂覆速率的增加先增大后减小。当涂覆速率为1.69 mm/s左右时,膜厚均匀性达到最佳,相对标准偏差为0.017。当涂覆速率为1.69 mm/s固定不变,涂胶机的倾斜角度在0°~10°范围内变化时,倾角越大,薄膜厚度越小,倾角在10°比在0°时厚度减小了约38%,而膜厚均匀性随倾斜角度变化不大,小于5%,可以忽略。

SiO_(2)溶胶预处理对毛织物植物染料染色性能的影响

以正硅酸乙酯为硅源、甲醇为溶剂、去离子水为催化剂制备SiO_(2)溶胶,采用浸渍法对羊毛织物进行表面预处理,最后利用凤仙花植物染液对织物进行低温超声染色。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了SiO_(2)溶胶表面预处理前后毛织物的表面微观形态,采用光学接触角测量仪、分光测色仪对其亲水性能及染色性能进行测试分析。结果表明:经SiO_(2)溶胶表面预处理后,毛织物的亲水性能、染色性能得到明显提高,并且随着SiO_(2)溶胶浓度的增加,其亲水性能、染色性能均呈现先提高后下降的趋势;当SiO_(2)溶胶浓度为0.8mol/L时,织物染色深度K/S值达到25.23,固色率达到97.2%,与无SiO_(2)溶胶预处理的毛织物相比,固色率提高了72.5%。SiO_(2)溶胶表面预处理有望显著提高植物染料对毛织物的染色性能。

SiO_(2)溶胶对P(St-MAA)光子晶体生色结构的稳固性增强作用

提出采用后填充方式制备兼具稳固性和良好结构色效果的复合光子晶体。通过采用胶体微球自组装法制备图案化聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)(P(St-MAA))光子晶体生色结构,然后利用SiO_(2)溶胶对P(St-MAA)光子晶体进行填充。优化了SiO_(2)的填充条件,并对比了填充前后光子晶体生色结构的结构色效果和稳固性变化情况。结果表明:粒径分别为230 nm、250 nm和287 nm的P(St-MAA)胶体微球可构筑得到排列规整、结构色明亮的光子晶体,但晶体层的稳固性不佳;当SiO_(2)浓度不超过30wt%,填充时间不超过5 min时,可制备得到结构色仍旧较明亮的SiO_(2)-P(St-MAA)复合光子晶体;在相同的稳固性测试条件下,复合光子晶体稳固性明显提升,结构色效果不易消减,这主要归因于SiO_(2)起到了类似"桥梁"的作用,加强了相邻P(St-MAA)胶体微球间的黏连,并增强了光子晶体层与基材间的黏性。本研究将为构筑高质量光子晶体提供新思路,有望推动光子晶体生色结构的实际应用。

光束采样光栅涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜的实验研究

惯性约束核聚变系统中,SiO_(2)溶胶凝胶增透膜已广泛应用于无浮雕平面透射光学元件中,但由于缺乏可靠的浮雕面涂覆工艺,该增透方法并未能应用到光束采样光栅。对弯月面法和旋涂法在光束采样光栅浮雕面涂覆SiO_(2)溶胶凝胶增透膜进行了探究,对涂覆后的光栅表面形貌使用光学显微镜、轮廓仪及原子力显微镜进行了检测,并对光栅零级和负一级衍射效率的大小和均匀性进行了测试。结果表明,相比于旋涂法,弯月面法涂覆后的光栅表面更为光滑,光栅槽填充一致性更好,原始槽型保持度更高,工艺可重复性更好且膜厚更均匀。衍射效率测试结果表明,弯月面法涂覆SiO2溶胶凝胶增透膜可有效提高光束采样光栅的零级衍射效率,与未涂覆相比增大了约3.8%,与理论计算结果基本吻合,且涂覆后光栅衍射效率的均匀性变得更好。

大比表面积介孔g-C_(3)N_(4)材料的制备及其产氢性能

为获得大比表面积和优异产氢性能的石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4)),将单氰胺和甲醛溶液溶入二氧化硅(SiO_(2))溶胶,形成单氰胺、甲醛和SiO_(2)凝胶组成的杂化前驱体,并将该杂化前驱体在通气条件下煅烧以制备介孔g-C_(3)N_(4)(命名为VCN),在密闭条件下煅烧以制备介孔g-C_(3)N_(4)(命名为ACN);利用透射电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱等对介孔g-C_(3)N_(4)的形貌、晶体结构等进行表征,通过荧光光谱和气相色谱仪等分析介孔g-C_(3)N_(4)的产氢性能。结果表明:VCN在获得大比表面积(约312 m^(2)/g)的同时,拓宽了光吸收范围(约760 nm),提高了光致电子-空穴对分离效率。加入40 mg甲醛的VCN(VCN-40)具有最佳的产氢速率,为2826μmol/(h·g),比通气条件下未加入甲醛的g-C_(3)N_(4)(VCN-0)提高了1.8倍。研究结果为开发高产氢效率g-C_(3)N_(4)基复合催化剂提供了有益参考。

一种基于改进型铝氧化膜吸附法的β平面源的制备

针对传统的铝氧化膜吸附法制备β源存在氧化膜质量不高和密封的有机膜易起皮脱落的问题,通过在电解液中添加无水乙醇,得到了孔径50~60 nm、厚度1μm、表面孔隙率大、孔洞有序且光滑平直的铝氧化膜。之后又合成了一种粒径为40~50 nm的SiO_(2)溶胶凝胶,该溶胶凝胶的颗粒尺寸和铝氧化膜的孔径相匹配,该胶体粒子很容易被孔洞内壁吸附。在加热的条件下,孔洞表面可形成复合Al_(2)O_(3)-SiO_(2)结构从而对铝氧化膜进行完全封闭,制备的SiO_(2)溶胶凝胶很纯净,整个过程没有引入碱性催化剂,不会腐蚀铝氧化膜结构。对放射源的牢固性和均匀性进行了检验,实验结果显示,该放射源具有较好的牢固性和均匀性。

结合剂对铝镁质喷补料性能的影响

以板状刚玉、电熔镁砂、α-Al_(2)O_(3)微粉和SiO_(2)微粉为主要原料,以铝酸钙水泥、SiO_(2)溶胶、Al_(2)O_(3)溶胶为结合剂制备了铝镁质喷补料,研究了结合剂种类对该喷补料性能的影响。结果表明:1)SiO_(2)溶胶结合铝镁质喷补料的烘后强度较高,并在高温下生成镁橄榄石,降低了喷补料的显气孔率。加入4%(w)SiO_(2)溶胶时,试样热震后的抗折强度保持率最高。2)Al_(2)O_(3)溶胶结合铝镁质喷补料中有层片状结构形成,其抗热震性能较好,但显气孔率较多,强度较低。