环氧/聚二甲基硅氧烷/MCM-41超疏水涂层的制备与性能研究

针对常规超疏水涂层制备工艺繁琐等问题,以介孔SiO2纳米颗粒(MCM-41)为填料和载体,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为低表面能改性剂,环氧树脂及其固化剂为成膜物,采用喷涂法制备了超疏水涂层。通过场发射扫描电子显微镜、共聚焦显微镜、接触角测量仪、拉伸试验机对其表面形貌、结构、疏水性及附着力进行表征。重点考察了PDMS改性的MCM-41(MCM-41/PDMS)和树脂基体质量比对涂层性能的影响。结果表明:当MCM-41/PDMS质量分数为55%,可以得到涂层疏水性(接触角150°,滚动角9°)和附着力(7.33 MPa)的最佳匹配,涂层经过胶带剥离300次和磨损150周期后,水接触角仍大于150°。

含盐胶体液滴的蒸发图案形成机理

研究了聚四氟乙烯(PTFE)胶粒与NaCl混合液滴的蒸发过程及其图案形成机理.结果表明,PTFE颗粒对接触线具有强烈的钉扎作用,胶体液滴蒸发伴有显著的'咖啡环'效应.由于液滴中心液相区表面张力法向分力的作用,使得凝胶区存在辐射状应力,进而产生从液滴边缘向中心的辐射状裂纹,裂纹数量随胶粒的体积分数增大而减少.NaCl与PTFE胶粒的混合液滴出现了复杂多样的蒸发图案.盐的加入抑制了向外的毛细补偿流,从而有利于获得宏观上厚度均匀的沉积膜.NaCl与PTFE胶粒耦合形成了凹凸不平的枝晶状形貌,这可能是释放蒸发应力的结果.

ZnS衬底上二维亚波长结构抗反射表面的制备及性能研究

采用接触式紫外光刻和反应离子刻蚀工艺在ZnS衬底上制备二维亚波长结构抗反射表面。在优化的光刻工艺下,以CH4、H2及Ar的混合气体为刻蚀剂,研究了刻蚀工艺对刻蚀速率和刻蚀形貌的影响。结果表明,刻蚀速率随着射频功率的增大线性增大,随着工作压强的增加先增大后减小,随着CH4含量的增大先增大后降低。功率过大会导致刻蚀产物发生二次沉积,CH4流量过高会导致聚合物的生成加剧,这些都会影响刻蚀形貌。最后在优化的刻蚀工艺下制备出了8～12μm波段具有较好的宽波段增透效果的二维亚波长结构。

基于ABAQUS/Python的数控弯管专用后处理模块的拓展

随着数控弯管成形技术的发展,要求数控弯管后处理程序能实现对管材下料的预测、管材回弹的补偿,以及为设备力能参数的选择提供依据。文章在该实验室已开发的数控弯管后处理模块的基础上,进行了拓展完善,实现了管件延伸率、比例回弹率和固定回弹率,及模具夹持力、助推力的计算等功能,开发了友好的中文图形用户界面以增强后处理模块的实用性,并以实例验证了所开发的模块功能的有效性。研究成果对有关塑性成形过程模拟仿真相关功能的开发,具有借鉴意义。

紫外压印长波红外亚波长结构的涂胶工艺研究

采用旋涂法进行了Si表面紫外固化胶涂布研究,并压印出了长波红外亚波长结构图形。用激光共聚焦显微镜观察了旋转涂布胶层的表面形貌,测量了表面粗糙度(Ra);用椭圆偏振仪测试了胶层厚度,扫描电子显微镜观察了压印图形的表面形貌,并用扫描探针显微镜测量了压印图形的结构高度。结果显示:当匀胶转速较小(如300r/min)时,胶层中不会产生气泡及针孔等缺陷,胶层的Ra小,但胶层均匀性差;提高转速可以改善胶层均匀性,但同时胶层中会产生大量气泡和针孔等缺陷,且它们不会随匀胶时间的延长而消除。文中提出用四转速匀胶法来同时解决胶层均匀性和膜层气泡等问题,获得的胶层无气泡,Ra为317nm时与Si衬底表面相当(324nm),均匀性(最小厚度值与最大厚度值之比)为89.17%,胶层平均厚度为626nm。结果表明:四转速涂胶法获得的胶层满足紫外压印长波红外亚波长结构的要求,压印的图形均匀、完整、保真性好。

SiO_2纳米颗粒与聚氧乙烯对Pickering乳液的协同稳定作用

研究了聚氧乙烯(PEO)与SiO2纳米颗粒对水/二甲苯体系Pickering乳液的协同稳定作用.实验发现,PEO的存在减小了乳液液滴的平均直径,抑制了乳液的相反转,有效阻止了乳液的熟化,使乳液具有更好的稳定性.进一步对纳米颗粒膜的流变性质进行研究,结果表明,PEO高分子促进了纳米颗粒形成更大尺寸的聚集结构,提高了其在界面上的吸附性,增强了颗粒膜的力学性能,在较小颗粒用量条件下使得Gibbs稳定性判据得到满足.

二维亚波长结构石英紫外压印模板的制备

利用紫外光刻和反应离子刻蚀技术在石英衬底上制备二维亚波长结构的压印模板,并对模板进行表面修饰。研究了主要刻蚀工艺参数对刻蚀速率及刻蚀形貌的影响。增加工作气压,刻蚀速率先增大到最大值,然后下降;增加射频功率可以提高刻蚀速率,但功率过大会导致刻蚀产物发生二次沉积;延长刻蚀时间可以增加刻蚀深度,但时间过长会发生过刻蚀现象。在优化的刻蚀工艺条件下制备出了较为理想的亚波长石英模板。经表面修饰后,模板表面与水的接触角增大,有效克服了压印胶的粘连,并在ZnS衬底上压印出了良好的二维亚波长结构图形。

活性剂对不锈钢TIG焊接头微观组织和性能的影响

主要探讨了活性剂对不锈钢TIG焊的电弧形貌、焊缝熔深、熔宽、微观组织和显微硬度的影响规律与机理,以获得经济实用型不锈钢TIG焊活性剂配方。试验结果表明,在相同焊接工艺参数条件下,使用活性剂的不锈钢TIG焊缝表面成形良好,深宽比增加。2种活性剂中,活性剂G1使不锈钢TIG焊缝深宽比较大,是未使用活性剂时的5.5倍,熔合区的显微硬度未发生明显变化;活性剂G2则使焊缝熔合区奥氏体晶粒更加均匀细小,显微硬度略有增加且分布均匀。

掺杂三氧化二锑的钛酸铋钠钾陶瓷的显微结构和电学性能

采用固相合成工艺制备了(1–x)[0.82Bi0.5Na0.5TiO3–0.18Bi0.5K0.5TiO3]–xSb2O3(BNKT–xSb)压电陶瓷,研究了Sb2O3掺杂对BNKT陶瓷的显微结构和电学性能的影响规律。研究表明:Sb2O3掺杂量x小于0.020时,不改变基体的钙钛矿结构,且Sb具有可变化合价,能形成"施主"和"受主"2种掺杂而起到"软化"或"硬化"的作用。当Sb2O3掺杂量x≤0.005时,其压电系数d33随Sb2O3掺杂量的增加而增大,此时Sb2O3表现出了"软化"的特征;当Sb2O3掺杂量x>0.005时,d33降低,从而又表现出了"硬化"的特性;当Sb2O3掺杂≥0.010时,诱使陶瓷室温下反铁电微畴的形成,导致铁电性和压电性的骤减。

水/空气界面纳米颗粒单层膜流变特性的锥体压入法研究

本文提出了利用锥体压入法研究水/空气界面上SiO_2纳米颗粒单层膜流变特性的新方法.通过锥体的压入和上升使单层膜产生应变,实时测定锥体压入-上升循环过程中表面压的变化.实验表明,表面压的尖锐变化是由单层膜受到的拉伸应变导致的.表面压变化的幅度dΠ和弛豫时间τ显著依赖于颗粒在界面的吸附能,因而随颗粒润湿性而发生明显变化.d∏和τ分别与单层膜的弹性和黏性相关.这些结果表明,该方法有可能为深入研究纳米颗粒单层膜的流变性质提供新的途径.

微液滴在超疏水表面的受迫振动及其接触线的固着-移动转变

利用高速摄影技术对超疏水表面液滴振动的动态行为进行观测,研究液滴在不同频率下的振动特性.实验发现,液滴的共振频率满足Rayleigh方程,微液滴在超疏水表面具有自由液滴的振动性质.在80—200 Hz的驱动频率范围内,接触线出现了明显的固着-移动现象,液滴的振动频率是驱动频率的一半,液滴振动时的形变较大.当驱动频率大于200 Hz时,接触线基本固着,液滴的振动频率近似等于驱动频率,液滴共振时的形态边缘始终有节点存在.分析表明。

两次氧化条件对阳极氧化铝孔洞的影响

采用两次阳极氧化法在草酸溶液中制备多孔氧化铝(AAO),分别研究了电压、氧化时间及草酸溶液浓度对AAO孔洞特征的影响。结果表明,在第一次氧化过程中孔间距随氧化电压的提高而增大,氧化时间和草酸溶液浓度几乎没有影响;在第二次氧化过程中时间、电压及草酸溶液浓度对孔间距基本无影响,但是随着氧化电压的增大AAO孔径明显增大,孔洞呈六方阵列排布。此外,第二次氧化电压增大时孔洞形状由圆形到长条形、再到六边形变化;第二次氧化草酸溶液浓度增大至0.4 mol/L时所制备的AAO的相邻孔洞沿特定取向发生贯穿现象,甚至溶解,而孔洞整体分布有序性几乎不受影响。