纳米SiO_(2)复合粒子/有机硅低聚物透明超疏水复合涂层的制备及其性能

将Stöber法制备的胶体SiO_(2)粒子溶液与粉体SiO_(2)粒子进行物理共混得到SiO_(2)复合粒子溶液,以三乙氧基甲基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制备的酸性有机硅低聚物为黏结剂,使用3-氨丙基三甲氧基硅(KH540)与全氟癸基三甲基氧硅(PFDT)对其进行改性,通过喷涂法在玻璃基底上制备出SiO_(2)复合粒子/酸性有机硅低聚物复合透明超疏水涂层。考察了SiO_(2)复合粒子、酸性有机硅低聚物、KH540及PFDT对复合涂层的影响。结果表明,当SiO_(2)复合粒子溶液由粒径为110 nm的胶体SiO_(2)粒子溶液与粒径为50 nm的粉体SiO_(2)粒子(其用量为胶体SiO_(2)粒子溶液质量的1%)组成、SiO_(2)复合粒子溶液与酸性有机硅稀释液质量比为4∶1、KH540与PFDT的添加量(以混合液总质量计,下同)均为1%时,制备的复合涂层在可见光波长范围内透光率可达88%,静态接触角达155°,在800目砂纸上磨损60 cm后仍能保持超疏水性能,具有良好的自清洁性。

硅溶胶包覆制备核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)研究

通过SiO_(2)包覆VO_(2)(M)材料形成核壳结构,可以显著提高其可见光透过率(T_(lum)),有效减缓VO_(2)(M)的氧化过程,对于增强智能窗的应用价值具有重要意义。Stöber法是制备核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)的传统方法,采用硅溶胶凝胶法来简化制备工序、降低生产成本并减少工艺调控要素。通过对硅溶胶凝胶实验的初步研究,探讨硅溶胶凝胶包覆VO_(2)(M)的工艺参数,并通过实验验证硅溶胶凝胶包覆VO_(2)(M)的可行性。研究结果表明,当pH为5~6、固含量为15%~20%(质量分数)时,硅溶胶的凝胶化能力最佳。此外,随着凝胶温度升高,凝胶时间缩短,焙烧后得到的SiO_(2)粉体结晶性和热稳定性增加。根据优化后的硅溶胶凝胶工艺参数成功制备了致密稳定的核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)材料,其包覆程度达到93.3%,薄膜的光学透过率提升至65%,且其相变温度降低和热滞后回线宽度变窄。因此,硅溶胶凝胶法为制备高性能的核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)材料提供了一种简化工艺和降低成本的方法,对于智能窗等应用具有重要潜力。

一种稳固的SiO_(2)/PDMS超疏水涂层的制备与稳定性研究

为了提高超疏水涂层的稳定性,构筑良好的界面是关键。本研究选取并制备了一种硅烷偶联剂改性的SiO_(2)纳米粒子(KH570-SiO_(2)),不仅能在聚二甲基硅氧烷(PDMS)分散液中良好分散,还能与PDMS链之间通过共价键链接;通过一步喷涂并完全固化后在玻璃表面构筑了一个改性SiO_(2)/PDMS超疏水涂层。利用扫描电镜、红外光谱、接触角等多种方式对改性SiO_(2)/PDMS涂层的形貌、结构及表面性质进行分析;并通过划格法、砂纸摩擦及胶带剥离实验对SiO_(2)/PDMS涂层的机械稳定性进行评价,最后探讨了涂层的稳定性机制。结果表明,改性SiO_(2)/PDMS涂层具有优异的超疏水性及机械稳定性。本研究为在材料表面构筑稳定的超疏水涂层提供了一种新方法,有望扩展材料在自清洁、防腐涂层、管道运输、油水分离等领域的应用。

纳米SiO_(2)包覆Na_(2)Ca_(2.93)Si_(6)O_(16):7% Eu^(3+)荧光粉的制备及性能研究

采用传统高温固相法在1050℃烧结下制备了Na_(2)Ca_(3-x)Si_(6)O_(16)∶xEu^(3+)红色荧光粉,其中Na_(2)Ca_(2.93)Si_(6)O_(16)∶7%Eu^(3+)荧光粉的发光性能最好。采用溶胶-凝胶法制备出纳米SiO_(2)并包覆在Na_(2)Ca_(2.93)Si_(6)O_(16)∶7%Eu^(3+)荧光粉表面,包覆量为2%~10%(wt,质量分数,下同)。通过X射线衍射仪、激发-发射光谱分别对荧光粉物相结构和发光性能进行表征,采用CIE色度坐标分析软件对样品的色度图进行绘制。结果表明纳米SiO_(2)包覆量不同的荧光粉其基质结构未发生改变,纳米SiO_(2)包覆膜是无定型的,样品的发射峰位置没有变化,但发射强度不同;当纳米SiO_(2)包覆量为8%时,荧光粉发射强度最高,比Na_(2)Ca_(2.93)Si_(6)O_(16)∶7%Eu^(3+)荧光粉的发光强度明显提高,且此时色纯度更高,更接近正红色,CIE色度坐标为(0.5282,0.3210)。

通过CTAB辅助TEOS水解制备LMO@SiO_(2)调控氧活性提高循环稳定性

采用共沉淀法制备了富锂锰基正极材料,并利用CTAB辅助TEOS水解对富锂锰基正极材料进行SiO_(2)表面包覆改性进行调控氧活性。通过恒电流充放电、循环伏安及电化学交流阻抗等电化学测试方法对富锂锰基正极材料进行表征,研究了SiO_(2)包覆改性对富锂锰基材料电化学性能的影响。研究结果表明,SiO_(2)包覆层能有效调控氧活性,这对材料循环稳定性能的提升具有积极作用。

SiO_(2)气凝胶及其他功能填料对反射隔热涂料性能影响

为了提高SiO_(2)气凝胶反射隔热涂料的保温隔热性能,研究了亲水、疏水性SiO_(2)气凝胶的掺量对反射隔热涂料的太阳热反射率和隔热温差的影响,以及几种功能性填料的作用。结果表明:掺量1.5%的疏水SiO_(2)气凝胶制得的反射隔热涂料性能最好,其太阳热反射率达到了83.32%,隔热温差达到了31.6℃。掺量为9%的空心玻璃微珠所制的反射隔热涂料的反射率达到85.33%,隔热温差达到32.65℃,是其他功能性填料中表现最佳的一种填料。1.5%疏水SiO_(2)气凝胶和9%空心玻璃微珠复配制得的反射隔热涂料其导热系数为0.041 W·m^(-1)·K^(-1),比各自单独使用制得的反射隔热涂料的导热系数低30%~40%,表现出良好的保温隔热效果。

甲基三甲氧基硅烷修饰对SiO_(2)增透膜耐候性能的影响研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为修饰剂,利用酸催化的方法制备了SiO_(2)增透膜液。采用浸渍提拉法在玻璃基片上进行镀膜,利用马弗炉对膜层进行固化处理,所得膜层通过冷凝水试验箱和TABER磨耗仪进行了耐水和耐磨测试,从而研究了MTMS的加入量对SiO_(2)增透膜透过性能及耐候性能的影响。结果表明:适量MTMS的加入可提高SiO_(2)增透膜的透过性能,当n(MTMS)/n(TEOS)=0.5时,其增透性能由未加MTMS时的5.2%增加到5.8%,增长了11.5%,而随着MTMS加入量的增多,增透性能又会呈现下降的趋势;MTMS的加入还在很大程度上改善了SiO_(2)增透膜的耐水性能,当n(MTMS)/n(TEOS)≥1时,500 h的冷凝水实验对膜层表面及透过性能几乎无影响;随着MTMS加入量的逐步增加,膜层耐磨性能也会逐步地提升,当n(MTMS)/n(TEOS)=2时,膜层经100次循环摩擦后透过率增加量仅降低10%,相比未加MTMS的膜层而言,其耐磨性能有了大幅提升。

SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须涂层织物的制备及其隔热性能

为进一步提升SiO_(2)气凝胶涂层织物的隔热性能并探究涂层整理工艺对SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须复合涂层织物性能的影响,制备了单一SiO_(2)气凝胶涂层织物和SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须复合涂层织物,并对其隔热性能进行了测试。结果表明:单一SiO_(2)气凝胶涂层织物的隔热性能与其隔热粒子含量成正比,掺杂六钛酸钾晶须后涂层织物的隔热性能进一步提升,且随着SiO_(2)气凝胶含量增加,其隔热性能呈现先增后降趋势。当SiO_(2)气凝胶与六钛酸钾晶须的质量比为3∶7时,涂层织物的隔热性能达到最佳;涂层织物的隔热性能同时也受聚丙烯酸酯含量的影响,随聚丙烯酸酯含量增加,涂层织物隔热性能有下降趋势。当聚丙烯酸酯与去离子水质量比为1∶9时,SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须复合涂层织物的导热系数可达0.2315 W/(m·K),相比原织物降低了19.4%;当聚丙烯酸酯与去离子水质量比为2∶8时,涂层织物在热源照射下内侧升温最低,相比原织物降低19.70℃。

SiO_(2)-TiO_(2)复合膜在染料敏化太阳能电池中的应用

文章通过Stober法合成粒径为300 nm的SiO_(2)纳米球,将该纳米球以乙醇为溶剂配置成一定浓度的悬浮液,通过旋涂法使其在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)的光阳极P25上形成一层薄膜,再将形成的P25-SiO_(2)复合膜放入TiO_(2)溶胶中浸泡一定时间,使得光阳极上的SiO_(2)纳米球被TiO_(2)纳米粒子包裹,形成SiO_(2)-TiO_(2)核壳结构薄膜。与没有散射层的DSSCs相比,以该核壳结构薄膜作为DSSCs的光散射层电池的光电转换效率提高了18%。

纳米SiO_(2)微球/含氟丙烯酸酯涂层的制备及耐融雪盐腐蚀性能研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)及其他丙烯酸酯类单体为原料,采用半连续乳液聚合法制备含氟丙烯酸酯共聚乳液,将其与一定量的表面硅烷改性的纳米SiO_(2)微球、适量的颜填料和助剂机械搅拌均匀,得到纳米SiO_(2)微球/含氟丙烯酸涂料。FT-IR、XRD测试表明,表面硅烷改性的纳米SiO_(2)微球晶型未发生改变。复合涂层的力学性能、耐化学介质腐蚀性能和耐融雪盐腐蚀性能等结果表明,当纳米SiO_(2)微球掺量为3%时,复合涂层的综合性能最佳。其铅笔硬度为5 H,黏结强度为1.88MPa,耐冲击高度超过50 cm,涂层接触角可达110°,吸水率仅为0.72%,耐酸碱盐腐蚀率分别为17%、11%、11%。与未改性的含氟丙烯酸涂层和市售的涂层相比,在设定的融雪盐腐蚀条件下,复合改性涂层腐蚀前后的色差、光泽度、表面状况保持稳定,混凝土试件的抗压强度和碳化深度的下降均减缓。

疏水SiO_(2)气凝胶涂层涤纶织物的制备及隔热性能

采用聚丙烯酸类黏合剂将自制疏水SiO_(2)气凝胶均匀涂覆到涤纶织物上。研究发现,当气凝胶质量分数为4%时,可赋予涤纶织物较好的隔热性能,且整理织物的拉伸断裂强力变化不大。

改性GO/SiO_(2)环氧涂层在模拟地热水中的防腐性能研究

为提升复合涂层的防腐性能,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性氧化石墨烯(GO)及纳米二氧化硅(nano-SiO_(2)),利用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射谱(XRD)和扫描电镜(SEM)表征改性前后的结构变化,制备得到改性GO/SiO_(2)复合涂层。分析不同填料配比下涂层的硬度、接触角及在酸碱条件下的起泡、脱落现象。通过旋转挂片、扫描电镜(SEM)、极化曲线(Tafel)等手段分析涂层在模拟地热水环境中的腐蚀行为,测试其耐腐蚀性能。结果表明:在最优配比时,复合涂层的硬度、附着力、耐酸碱等各项性能优异,制备得到的复合涂层在模拟地热水环境中的防腐性能显著提升。

SiO_(2)气凝胶微球的制备及其在织物隔热涂层中的应用

分别以十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、醋酸为乳化剂和催化剂,在水包油分散液中将甲基三甲氧基硅烷(MTMS)水解为硅醇,随后以司班-80(Span-80)为乳化剂将上述水分散液分散于正己烷中,将氨水作为催化剂催化硅醇缩合,经老化、常压干燥制得SiO_(2)气凝胶微球。探究DTAB、醋酸、氨水、Span-80用量及老化时间对SiO_(2)气凝胶微球形貌、堆积密度和导热性能的影响,测试SiO_(2)气凝胶微球的热稳定性和疏水性,并将其应用于棉织物的隔热涂层整理。结果表明:当DTAB用量为0.10 g、醋酸用量为0.100 mL、氨水用量为1.20 mL、Span-80用量为0.80 g、老化时间为3 h时,制备所得的SiO_(2)气凝胶微球具有介孔结构,形貌规整、大小均匀、黏连较少,热稳定性佳,导热系数为0.0465 W/(m·K),水接触角为142°;SiO_(2)气凝胶微球涂层织物正面加热至40.0℃时,其正反面温差达3.2℃,表现出较好的隔热效果。该研究可为隔热涂层织物的生产和应用提供一定的借鉴。

Q235碳钢表面SiO_(2)/PDMS超疏水涂层的制备及防腐性能研究

目的提高Q235碳钢的耐腐蚀性能。方法在Q235表面先提拉聚二甲基硅氧烷(PDMS),预固化后再次提拉含疏水气相二氧化硅的PDMS分散液,完全固化后在Q235表面构建一个SiO_(2)/PDMS超疏水涂层。通过扫描电镜、激光共聚焦显微镜、能谱、接触角、砂纸磨损、划格试验对涂层的形貌、结构和表面性质进行分析;采用电化学工作站对涂层的耐腐蚀性和耐久性进行评价。结果SiO_(2)纳米粒子被镶嵌在PDMS中,在Q235表面形成了一种微纳粗糙结构,平均粗糙度为2.2μm;涂层表面能仅为5.6 mJ/m^(2),接触角为152.6°;涂层机械稳定性和结合力优异,砂纸磨损15个周期及划格试验30个周期后,仍保持超疏水。电化学研究表明,在Q235表面引入SiO_(2)/PDMS后,阻抗提升了2个数量级,电容降低了6个数量级;腐蚀电位正向移动了0.4192 V,腐蚀电流密度降低了3个数量级;涂层对Q235的防腐效率高达99.8%,呈现出优异的耐腐蚀性。在腐蚀液中浸泡一周后,SiO_(2)/PDMS涂层仍保持超疏水和优异的耐腐蚀性,表明涂层耐久性良好。结论以PDMS为疏水层,纳米SiO_(2)为填料构筑粗糙表面,通过条件控制实现防腐底层和超疏水表层间的界面融合,从而引入稳定的SiO_(2)/PDMS超疏水涂层,提高了Q235的耐腐蚀性和耐久性。本研究为在金属表面构筑稳定的超疏水涂层提供了一种方法,有望拓展金属在恶劣环境中的应用。

PTFE-SiO_(2)复合涂层电子发射特性及抑制放电

目的调控空间电子器件有机介质聚四氟乙烯(PTFE)表面的二次电子发射系数(SEY)接近1,以降低表面电荷沉积速率,减少静电放电(ESD)的发生。方法通过磁力搅拌将PTFE分散液和SiO_(2)粉末混合均匀,制备不同浓度配比的PTFE-SiO_(2)混合溶液,将混合溶液旋涂在覆铜板表面,在80℃烘箱中加热4h得到复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)对涂层表面形貌进行观察,采用局域漏电流法对复合涂层的二次电子发射系数进行测试,通过MATLAB对表面电势进行仿真计算,在SEM中对复合涂层放电特性进行测试。结果从SEM图可以看出,随着SiO_(2)浓度的增大,复合涂层表面SiO_(2)颗粒变得密集。从SEY测试结果可以看出,在SEY>1的能量区间内,复合涂层的SEY随SiO_(2)浓度的增大而逐渐降低,当SiO_(2)质量分数大于15%后,涂层的SEY基本保持不变;在SEY<1的能量区间内,当SiO_(2)浓度为15%时,复合涂层的SEY达到最大值。表面电势仿真计算结果及放电测试结果显示,复合涂层能有效降低表面电荷沉积速率及增大放电阈值。结论当SiO_(2)颗粒质量分数为15%时,复合涂层SEY的调控效果最显著,SEY最大值从2.0变化到1.6,10keV能量下的SEY从0.6变化到0.8。当SiO_(2)颗粒质量分数大于15%时,复合涂层能有效降低真空器件PTFE表面电荷沉积速率,提高放电阈值,减少静电放电的发生。因此,这是一种有效提高航天器电子器件可靠性和工作时间的表面处理方法。

铁基软磁复合材料的SiO_(2)包覆研究进展

软磁复合材料在诸多领域有着重要的应用,随着技术的发展,对软磁复合材料的性能要求也在不断提高中。为了满足在高频率和高功率工况下的应用需求,需要开发低损耗、高磁导率的软磁复合材料。SiO_(2)作为绝缘包覆介质具有高电阻率和高热稳定性,能够通过多种方法包覆在磁粉颗粒上,因此在新型软磁复合材料开发领域得到广泛的应用。总结了溶胶凝胶法、化学液相沉积法、反相微乳法、化学气相沉积法、双层包覆法和改性树脂包覆法在铁基软磁复合材料的SiO_(2)绝缘包覆上的应用,归纳了上述各绝缘包覆方法的特点,并按其特点进行了分类,指出了当前SiO_(2)绝缘包覆面临的一些问题,并对未来绝缘包覆方法的发展进行了展望。

SiO_(2)/C_(60)/环氧树脂阻燃涂层的制备及性能表征

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正硅酸乙酯(TEOS)、NaOH溶液、无水乙醇为原料,制得纳米SiO_(2)。将环氧树脂(EP)分别与SiO_(2)、富勒烯(C_(60))通过超声法分散制备出3种涂层(SiO_(2)/EP、C_(60)/EP、SiO_(2)/C_(60)/EP),并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制纳米SiO_(2)及涂层进行表征,通过差式扫描量热仪(DSC)、氧指数测定仪等对涂层热稳定性及阻燃性能进行测试。结果表明:SiO_(2)/C_(60)/EP涂层的综合性能最佳,当SiO_(2)、C_(60)、EP、聚酰胺固化剂651的质量比为25∶6∶300∶150时,涂层的综合性能最佳,其残炭率、氧指数、垂直燃烧等级、硬度分别为21.5%、32.5%、V-0级、6H。

炭灰/硅烷化SiO_(2)复合涂层的制备及其性能研究

针对混凝土结构表面多孔隙易吸水,冻融环境差的缺点,对其进行了炭灰/硅烷化SiO_(2)表面处理,并对两种单一处理后的涂层混凝土表面性质进行了对比研究。展现了可控层的炭灰涂层和硅烷化SiO_(2)涂层的物理性质和耐磨性的变化,以及两种单一处理时最优涂层的微观结构。结果表明:硅烷化SiO_(2)溶液处理向基底引入了甲基,Si-CH 3基团增加,粒子间作用力增强,耐磨性提高,最大接触角达到156°;炭灰溶液处理促进了混凝土表面羟基的交联,最大接触角达到142°,耐磨性虽得到了较大提高,但稍弱于硅烷化SiO_(2)涂层的耐磨性;当炭灰涂层为4层,硅烷化SiO_(2)涂层为3层时,整个衬底被完全覆盖,疏水效果为最优。

基于SiO_(2)气凝胶及空心微珠填料的织物用隔热涂料的性能研究

为提高织物用隔热涂料的隔热性能,将SiO_(2)气凝胶和SiO_(2)空心微珠复配作为填料,研究了填料种类和添加量对涂层隔热性能及疏水性能的影响。结果表明:气凝胶和空心微珠分别添加15%和20%时,隔热效果最好,隔热率分别为21.16%和16.17%。10%气凝胶和20%空心微珠进行复配时,涂层隔热效果进一步提升,隔热率可达到24.83%,且此时疏水性能最好,水接触角可达116.82°,这表明隔热材料的复配能进一步提高涂层的隔热性能和疏水性能,可有效拓宽功能性,展现出更加宽阔的应用前景。

基于SiO_(2)-TiO_(2)复合气凝胶制备超疏水光催化自清洁棉织物

采用水基溶胶-凝胶方法成功制备SiO_(2)-TiO_(2)复合气凝胶。分别通过一步浸渍法、一步喷涂法和两步法将复合气凝胶粉末与低表面能物质聚二甲基硅氧烷(PDMS)整理到棉织物上,得到PDMS/SiO_(2)-TiO_(2)整理棉织物,对整理棉织物进行了表征和分析。研究发现:不同方法得到的整理棉织物均具有优异的超疏水、光催化和抗紫外线性能;其中一步喷涂法整理棉织物的性能相对较好,水接触角为156°,紫外光照射5 h时对亚甲基蓝溶液的光催化降解率达到94.31%,紫外线防护系数为218.10。此外,PDMS/SiO_(2)-TiO_(2)整理的织物还具有优异的防污性和自清洁功能。