建筑装饰用PTFE改性超疏水PDMS涂层性能分析

选择碳钢作为测试基材,利用一种简单、无氟、低成本工艺制得超疏水性聚二甲基硅氧烷PDMS涂层。对PDMS涂层进行聚四氟乙烯PTFE改性处理形成超疏水表面,并通过实验测试的手段对其进行微观组织和自清洁分析。研究结果表明:PDMS涂层经PTFE改性处理后的表面变得更加粗糙,许多微米级颗粒在表面形成了均匀覆盖状态。超疏水涂层形成了PTFE烷基的衍射峰,生成了聚四氟乙烯盐。碳钢超疏水表面具备高效自清洁能力,其分层结构能够保留空气,隔绝了污染物接触,抑制水滴在表面发生扩散。

基于PDMS和GTSTRUDL的核电厂管道支架自动建模技术研究

为提高核电厂管道支架力学分析的效率,解决支架力学分析中建模耗时费力的问题,基于核电三维布置设计平台(PDMS)开展了可用于GTSTRUDL软件的支架自动建模技术研究。通过开展支架的关键节点、支架坐标系、钢结构排序、型钢BETA角自动调整等关键技术的研究,实现了支架从PDMS至GTSTRUDL的自动建模,并开发了PAGIS程序。经验证,PAGIS程序可以快速、准确地将PDMS中的支架数据转换成GTSTRUDL命令流。PAGIS程序可以解决支架力学分析中建模耗时费力的问题,极大地提高了支架力学分析的效率。

PDMS系列助剂对10%甲维盐·氯虫苯甲酰胺悬浮剂防治草地贪夜蛾的增效作用

本研究采用室内毒力测定,助剂润湿铺展性能和田间防治效果评价研究了自研“PDMS”系列助剂(PDMS-01、PDMS-02、PDMS-03、PDMS-04)对10%甲维盐·氯虫苯甲酰胺悬浮剂防治草地贪夜蛾的增效作用。结果表明,PDMS系列助剂均可提高10%甲维盐·氯虫苯甲酰胺悬浮剂的毒力;7.5~17.5 g/L处理药液中添加助剂PDMS-01,药液润湿时间降低172.84~176.59 s,药液表面张力降低15.26~16.28 mN/m,玉米叶片正、背面静态接触角分别降低13.39°~24.12°和12.02°~27.56°;10%甲维盐·氯虫苯甲酰胺悬浮剂减量30%(21 g/667m^(2))并添加PDMS-01后,无人机施药对草地贪夜蛾的3 d和14 d田间防效分别可达76.62%和82.36%,与未减量处理(30 g/667m^(2))的防效差异不显著,与添加KQ-103、凯耀高航处理差异也不显著。助剂PDMS-01可显著改善10%甲维盐·氯虫苯甲酰胺悬浮剂药液的润湿铺展性能,减少药剂用量30%对草地贪夜蛾仍有较高防效,且速效性和持效性较好。

ZnO/PDMS对生物被膜形成和厚壳贻贝稚贝附着的影响及在养殖网箱的潜在应用

为探究养殖网箱表面涂层对海洋污损的防污性能,研究在Glass基底上以聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)为成膜剂,填充不同浓度(3.5wt%、7.5wt%、11.25wt%、15wt%)的ZnO纳米粒子,采用流延法制备ZnO/PDMS涂层后,将基底投放于浙江嵊泗枸杞岛自然海域(30.72°N,122.76°E),测试该涂层表面所成生物被膜情况,及其对厚壳贻贝稚贝附着的影响。结果显示:生物被膜的生物量随基底投放时间的增加而增加。在28d时,填充ZnO纳米粒子各实验组生物被膜的细菌密度、硅藻密度及其对厚壳贻贝稚贝附着的诱导能力显著低于未添加组。与Glass相比,15wt%ZnO/PDMS上28d生物被膜细菌密度下降了43.25%、硅藻密度下降了91.59%;厚壳贻贝稚贝附着率同比Glass组及PDMS组分别下降了75.41%和62.50%。利用MiSeq测序技术评估15wt%ZnO/PDMS上28d生物被膜群落结构发现,与Glass相比,ZnO/PDMS通过降低嗜冷杆菌属(Psychrobacter)相对丰度,提高罗氏菌属及维诺格拉德斯基氏菌属(Winogradskyella)相对丰度,改变了细菌群落的组成。因此,ZnO/PDMS通过降低生物被膜的生物量及改变细菌群落结构丰度来影响自然生物被膜的形成,并抑制了厚壳贻贝稚贝的附着。

B-PDA-G/PDMS导热绝缘材料的制备及应用

为解决可穿戴电子设备中的散热问题,开发了一种高导热、高电绝缘性能的柔性热管理材料。通过选用氮化硼(BN)和石墨烯纳米片(GNPs)作为杂化导热填料,选取聚多巴胺(PDA)对杂化导热填料表面进行改性,然后与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合,采用热压法制备了不同填料质量分数的B-PDA-G/PDMS导热绝缘膜。利用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜等表征手段,探究填料B-PDA-G与单一BN对PDMS膜导热性能的影响,并评估其在纺织领域的应用可行性。结果表明:B-PDA-G/PDMS膜在低填料质量分数时能够保持良好的力学性能、电绝缘性和导热性能。当BN与GNPs的质量比为5∶5,填料质量分数为30%时B-PDA-G/PDMS导热绝缘膜的面内导热率最高可达7.63 W/(m·K),相较于BN/PDMS和纯PDMS膜分别提高了2.8倍和27.3倍。B-PDA-G/PDMS作为封装材料应用于电热织物中表现出良好的导热和散热性能,表明其在柔性可穿戴设备和电子器件的热管理中应用潜力巨大。

PDMS@P25复合涂层织布的制备及其光催化与自清洁性能研究

为开发具有高效光催化自清洁功能的环境友好材料,通过将聚二甲基硅氧烷(PDMS)和二氧化钛(TiO_(2),P25)在乙酸乙酯中进行光接枝反应,制备得到复合涂层,然后喷涂于织布表面得到PDMS@P25织布。采用接触角仪、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱对其进行表征,探讨了PDMS、TiO_(2)及溶剂乙酸乙酯的用量对PDMS@P25织布超疏水性能的影响,考察了PDMS@P25织布对有机染料尼罗红的紫外光降解情况。结果表明:经60 min的紫外照射后,PDMS@P25织布可将水体中尼罗红完全降解。同时PDMS@P25织布在水体中可防止其表面被泥沙和有机染料甲基蓝污染。即使PDMS@P25织布表面被有机染料尼罗红及亚甲基蓝等污染,在太阳光下仍可使其降解,实现表面的自清洁。该PDMS@P25织布具有良好的机械性能及重复使用性能,经100次摩擦后,其性能无明显变化,在10次循环使用后仍然具有稳定的光催化性能。该材料的制备工艺简单,原料均对环境友好,成本低廉,符合大规模生产的需要。

用于人体运动姿态监测基于IL@PDMS复合膜的摩擦电纳米发电机

摩擦电纳米发电机(TENG)在自供电可穿戴领域得到了广泛关注,通过材料修饰及制备工艺优化可实现对人体运动姿态的监测。研制了一种可用于人体运动姿态监测的TENG。一方面基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入高介电性离子液体(IL),制备了IL@PDMS复合膜作为摩擦层,有效提高了摩擦电输出性能;另一方面,基于光刻微电子机械系统(MEMS)工艺及模板转移技术对IL@PDMS复合膜表面进行金字塔微结构修饰,实现摩擦效应的增强。与纯PDMS膜相比,IL的引入可使摩擦电输出电流及输出电压分别提高近4倍和6倍;另外,表面微结构的修饰也使得输出电流及输出电压分别提升近1.5倍和0.7倍。此外,当工作10 000个周期后,摩擦电输出性能仍保持不变。实验表明,当将IL@PDMS-TENG贴附在手指上时,实现了对人体运动姿态的有效监测。该研究为可穿戴人体运动传感器提供了新的技术路径及应用前景。

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。

CNT/PDMS复合材料的直写打印技术及性能测试

针对复合材料的制备需求以及具有导电性能的碳纳米管(CNT)-聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料在柔性传感方向的使用需求,利用直写打印与复合材料制备相结合,研究了CNT/PDMS复合材料的直写打印工艺及测试了其传感性能。在实验中,配制了不同CNT含量的打印墨水,通过测试其自举性及导电性得到CNT含量为7%的墨水在打印时出丝顺畅且能打印复杂结构。优选200 kPa的挤出气压、20 mm/s的打印速度进行打印。通过对不同形状的网格打印效果和导电性进行测试,选择60%密度的网格进行打印。为了提高固化后的导电性,选择80℃,加热2 h进行固化。在此基础上,打印CNT含量不同的网格结构,测试其灵敏度在0~10 kPa范围内变化相对明显,往后加压电阻变化率增长速度放缓;对材料往复施加不同压力,其稳定性良好;将不同质量砝码间歇式的压在网格结构上时,测试得该复合材料的传感分辨率良好。这为后续研究直写打印技术制备复合材料打下了良好的基础。

钛酸钡/炭黑/PDMS三元压电复合薄膜及其在振动能量采集器上的应用研究

制备了性能优越的三元无铅钛酸钡/炭黑/PDMS(BaTiO_(3)/C/PDMS)压电复合薄膜。周期振动击打下BaTiO_(3)/C/PDMS压电复合薄膜输出电压为7.43 V,比BaTiO_(3)/PDMS压电复合薄膜的输出电压增加了143%。当导电材料C的质量分数为3.2 wt%时,BaTiO_(3)/C/PDMS复合薄膜可获得最大输出电压,且压电性能和铁电性能最优。复合薄膜产生的电能可储存至超级电容器,用于驱动对应的商用发光二极管。将BaTiO_(3)/PDMS和BaTiO_(3)/C/PDMS基复合压电材料分别应用于非对称振动能量采集器,实验结果表明系统的-3 dB带宽由未填充C时的8.7 Hz增加到填充C后的9.3 Hz。

基于PDMS的FPI高灵敏度温度与气压传感器

为了满足生产实际对高灵敏度温度和气压测量的需要,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)设计了一款新型的高灵敏度温度与气压光纤传感器。传感器由两个自由光谱范围相近的法布里-珀罗干涉仪(FPI)并联构成,两个FPI由单模光纤端面涂覆PDMS制成。由于PDMS具有优良的热敏性和弹性,基于PDMS的FPI具有较好的温度和压力敏感性。将两个自由光谱范围相近的FPI并联后,形成一个光学游标效应传感器,进一步放大了传感器灵敏度。实验结果表明传感器的温度和气压灵敏度分别为2.7893 nm/℃和15.5079 nm/MPa,而单个FPI的温度与气压灵敏度分别为0.2508 nm/℃和1.5181 nm/MPa,灵敏度被分别放大了11.1和10.2倍。该传感器结构简单、制作容易、尺寸紧凑、成本低、灵敏度高、重复性和稳定性好,具有一定的实际应用价值。

提高PDMS项目法兰连接用螺栓长度的准确性

给出了如何提高三维设计软件PDMS螺栓长度的解决方案,主要通过螺栓连接元件建模标准化、对夹元件建模标准化、螺栓集标准化、螺栓长度标准化、螺栓等级标准化,从而确保PDMS项目螺栓长度的准确。

PDMS二次开发在数字化站场设备设计中的应用

PDMS是一款由AVEVA公司开发的三维协同设计平台,在石油化工行业有着广泛的应用。本文首先对PDMS三维协同设计平台的传统设备模型生成方式进行了阐述,由于油气站场数字化设计项目具有“短、频、快”的特点,传统的设备模型生成方式已无法满足生产需要,因此亟需研发一款设备模型插件来改变现状。接着,本文比较了PDMS开发语言PML语言与.NET(C#)的利弊。根据设备模型插件不需要与第三方软件进行数据交互的特点,本文主要介绍了PML语言在PDMS设备模型插件开发中的应用,详细描述了设备模型插件的开发流程。PDMS二次开发技术的应用,省略了传统设备建模方式中参数输入及元件间定位操作环节,能够实现一键创建设备模型,从而有效提升数字化站场设备设计效率,缩短数字化站场建模的周期,节约人力成本及时间成本。

PDMS软件在化工设计中的应用

由于化工生产装置管道复杂,压力等级较多,配管设计工作量大,在化工工程配管设计过程中,常常采用工厂设计管理系统(PDS、PDMS)等工程设计软件进行辅助设计。以PDMS软件为例,从化工工程配管设计的意义、设计方法以及PDMS软件特点出发,探讨PDMS三维配管在变压吸附装置(PSA)设计中的应用方法,并从创建元件库、层级化的工艺拆分、管道建模、管道优化、碰撞分析以及设计方案输出等角度予以阐述。

模板法制备多孔超疏水SiO_(2)/PDMS海绵及油水分离应用

以水玻璃为硅源,采用溶胶-凝胶法制备了超疏水二氧化硅(SiO_(2))气凝胶,将超疏水SiO_(2)气凝胶与聚二甲基硅氧烷(PDMS)均匀混合,并引入蔗糖和葡萄糖作为模板制备了超疏水SiO_(2)/PDMS海绵。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对其微观形貌和成分进行表征;利用接触角测量仪表征其润湿性能。同时,以油水混合物为模型污染物,研究了SiO_(2)气凝胶掺量及糖的比例对海绵吸附性能的影响。结果表明:制备的SiO_(2)/PDMS海绵具有超疏水亲油性,水接触角(WCA)高达152.1°,且在模拟油水吸附实验中具有良好的去除效果;对植物油和泵油的去除率分别为98%和95%,且经过20次的重复油水分离实验后,SiO_(2)/PDMS海绵的吸附容量和接触角均未发生明显变化,仍具有较好的疏水性能。

PDMS数字化交付在化工项目中管道设计的应用

随着设计技术的不断进步、软件性能的提升,工厂数字化交付已成为企业提升管理水平和竞争力的重要手段。数字化交付是建设数字化工厂的核心,确保实现设计、采购、施工和调试及运维等工程全生命周期各个阶段的数据信息共享和安全管理。目前主流设计院都在主推工厂数字化交付,工厂数字化交付作为现在设计的主流作用越来越明显。我们公司工厂数字化交付主要的三维设计软件是PDMS,这款三维设计软件在项目中得到了应用,鉴于本人对PDMS应用比较多,现对PDMS在项目设计上的应用进行具体的说明。

基于正交试验的CNT/PDMS复合材料直写打印参数优化

为了获得平整的CNT/PDMS复合材料的打印表面,为后续提升材料的传感性能。通过直写打印技术来获得复合材料结构,对其影响因素进行正交试验设计,再通过测量打印试样的宽度和厚度,对其极差、方差进行分析来优化打印参数。在实验中,配制了CNT/PDMS墨水并设计了其打印结构为20 mm×20mm×1.8 mm长方体,选用0.45 mm孔径的针头在200 kPa的挤出气压下打印。选取了打印速度、扫描间距和层厚三个因素为主要影响因素并设置了相应的三个水平进行了正交试验设计。打印了9个试样并测量了试样的宽度和厚度,通过其极差和方差分析一致可得:三因素对宽度和厚度影响程度排序均为层厚>打印速度>扫描间距。根据极差和均值分析可得:影响宽度的打印参数最优组合为打印速度15 mm/s,扫描间距0.45 mm,层厚0.15 mm。影响厚度的打印参数最优组合为打印速度15 mm/s,扫描间距0.30 mm,层厚为0.15 mm。这为后续打印效果中传感性能的优化打下了良好的基础。

PDMS/PTFE限制层材料软体机械手设计与性能试验

为抑制软体驱动器弯曲过程中的不必要变形,提高软体机械手抓取能力,提出一种限制层材料为PDMS和PTFE混合制备的软体机械手。通过调整PDMS和PTFE之间的质量比来改变限制层刚度,进而改变软体机械手的弯曲角度。考虑到软体机械手工作时,应变层变形远大于限制层,采用Yeoh和Neo-Hookean形式的应变能方程表述应变层和限制层材料力学行为。基于模型和力矩平衡原理建立软体驱动器弯曲角度数学模型,进而研究限制层材料和结构参数对软体机械手弯曲性能的影响。利用单轴拉伸试验获取不同质量比的PDMS和PTFE混合制备的限制层样品应力应变曲线,并拟合获取Yeoh模型材料参数,进而进行有限元仿真分析,确定限制层材料的最佳比例。对不同限制层材料制成的驱动器进行弯曲角度测试,试验结果与理论分析偏差在5%以内,验证了数学模型的准确性。同时,驱动器的末端力测试结果表明,限制层PDMS/PTFE质量比为8∶1的驱动器明显优于纯硅胶软体驱动器,最大末端力可达2.45 N。使用软体机械手对多种物品进行抓取试验,其最大抓取质量达420 g。

rGO MWCNT PDMS复合柔性压力传感器的制备与性能

为开发具有较高灵敏度和稳定性的电容式柔性压力传感器,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,通过方糖颗粒造孔,并掺杂多壁碳纳米管(MWCNT)和还原氧化石墨烯(rGO),制备了rGO MWCNT PDMS多孔复合柔性压力传感器。比较研究了单一掺杂MWCNT和复合掺杂对提升传感器灵敏度的作用,分析了不同掺杂后PDMS多孔海绵的结构以及掺杂含量对灵敏度的影响,测试了传感器的响应时间、迟滞性、循环稳定性等关键传感特性,探讨了其在智能可穿戴纺织品中的应用可行性。结果表明:添加rGO的共混掺杂能够有效改善MWCNT掺杂时的团聚问题,保持PDMS基海绵的多孔结构,并有效提升了压力传感器的灵敏度。当MWCNT与rGO质量比为1∶1,掺杂含量为2.5%时,rGO MWCNT PDMS复合柔性压力传感器的灵敏度最高,在0~0.5 kPa压强范围内的灵敏度达到了0.313 kPa-1,是纯PDMS的4倍多。同时,该柔性压力传感器还表现出较快的响应时间,极小的迟滞误差,良好的循环稳定性和力学稳定性。利用该柔性压力传感器所设计的智能鞋垫对不同脚部压力作用表现出良好的响应反馈,展现出其在智能可穿戴产品中的广阔应用前景。

基于PDMS海绵介质的柔性光纤压力传感器制备及性能研究

为了提高柔性光纤压力传感器的灵敏度和稳定性,对压力传感器结构设计、结构参数及制作工艺进行了研究。设计并制作了基于海绵增敏结构下的不同厚度和不同固化温度的光纤压力传感器。对比了不同参数下传感器的性能得出了最佳的厚度和固化温度,最后利用光频域反射计(OFDR)测量了光纤应变变化。结果表明,在PDMS基底配比和固化时间恒定的情况下,厚度和固化温度均对柔性光纤压力传感器的灵敏度有影响,并验证了当施加压力的范围为0~276.2kPa,加压的步长为27.7kPa时,PDMS厚度3mm,固化温度80℃的传感器灵敏度最高,可达6.65με/kPa。同时,柔性压力传感器具有柔韧、轻薄、可测量复杂曲面等优点,为航天航海领域弧形物体表面压力测量提供了可靠的解决方案。