超疏水铝导线的制备及其防覆冰性能研究（英文）

本文利用晶体缺陷的优先刻蚀原理在铝导线上制备出具有微-纳复合结构的超疏水表面,并分别使用扫描电镜和接触角测量仪对超疏水铝导线的微观结构和浸润性进行了研究.随后利用自制的覆冰实验平台对不同环境温度下超疏水铝导线表面的结冰过程进行了研究,结果表明低温条件下合并水滴在超疏水铝导线表面的跳跃滚落能有效阻止覆冰的形成,动态覆冰实验结果表明超疏水铝导线只能抑制覆冰的形成但不能抑制覆冰的积累.对进一步研究超疏水铝导线的防覆冰性能提供了新思路.     

PDMS改性环氧树脂/Sm2O3复合涂层的近红外光谱及疏水性研究

以聚二甲基硅氧烷（PDMS）改性环氧树脂（HYSZ）为粘合剂,Sm₂O₃为功能颜料,纳米SiO₂为微纳结构改性剂,制备得到了一种同时具有良好疏水性能和附着力的近红外吸收涂层。系统分析了PDMS和HYSZ质量比、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)添加量、总填料添加量、Sm₂O₃和纳米SiO₂质量比对涂层性能的影响。结果表明：PDMS改性可明显降低涂层的表面能,从而使涂层的疏水性得到明显增强。利用DOP强化涂层韧性和微观搭桥作用可增强涂层整体性,从而可明显提高涂层的附着力和近红外吸收性能。涂层的表面粗糙度可随总填料添加量的增加而明显升高,进而可使涂层表现出更优的疏水性能。当涂层中PDMS和HYSZ质量比、DOP添加量、总填料添加量、Sm₂O₃和纳米SiO₂质量比分别为1∶9,20%,50%和5.5∶4.5时,涂层同时具有良好的近红外低反射率（59.1%）、疏水性能（水接触角为137°）及附着力（2级）。     

等离子体制备自修复超疏水涂层纤维

通过低温等离子体聚合交联作用,制备了基于PDMS@ZnO纳米颗粒复合涂层的超耐久、自修复超疏水涤纶纤维.研究了制备工艺对超疏水性、自修复性以及涂层的耐久性和稳定性的影响.结果显示, PET-g-PDMS@ZnO织物表面的水接触角(WCA)可达162.7°,滚动角(SA)为7.5°,经过300次水洗循环和1300次摩擦循环后仍然保持超疏水特性, WCA和SA分别为150.0°和35.0°.分别采用等离子体和加热方法对磨损破坏的涂层进行自修复处理,结果表明等离子体修复效果明显,而热修复只在小载荷下效果明显,并利用扫描电子显微镜、纳米压痕以及X射线光电子能谱测量结果探讨了自修复机理.该研究为等离子体技术在超疏水织物制备中的开发和应用提供理论和技术支撑.     

纳米粒子构建表面的超疏水性能实验研究

采用疏水纳米粉体压片法和岩心吸附法构建了具有微纳米结构的表面,测试了这些表面的接触角,拍摄了水滴在吸附纳米粒子的岩石表面的滚动过程照片,采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)检测了表面的微结构.实验结果表明：无机纳米粒子经弱疏水性材料修饰后,其表面润湿性由强亲水变为强疏水;疏水纳米粒子吸附表面的接触角均大于120°,滚动角约7°,显示出超疏水特性;SEM照片显示,这些超疏水表面是具有不规则微纳米结构的气固复合面,符合Cassie-Baxter的复合表面模型. 关键词： 超疏水 纳米粒子 微纳米结构表面 接触角     

碳纳米管阵列超双疏性质的发现

用高温裂解酞菁金属络合物方法制备了几种具有不同形貌的阵列碳纳米管膜 ,并对其超疏水和超双疏性质进行了研究 .对于具有均匀长度和外径的阵列碳纳米管膜 ,文章作者发现 ,在未经任何处理时 ,其表现出超疏水和超亲油性质 ,与水的接触角为 15 8 5± 1 5° ,与油的接触角为 0± 1 0°.经氟化处理后 ,则表现出超双疏性质 ,与水和油的接触角分别为 171± 0 5°和 16 1± 1 0° .对具有类荷叶结构的阵列碳纳米管膜 ,其表面形貌与荷叶的十分接近 ,且在未经任何处理时所表现出的超疏水性也与荷叶的非常接近 ,与水的接触角为 16 6° ,滚动角为 8° .这种超疏水和超双疏性质是由表面的纳米结构以及微米结构和纳米结构的结合产生的 .这一发现为无氟超疏水表面 界面材料的研究提供了新的思路     

两步法制备超疏水性ZnO纳米棒薄膜

采用两步法制备了超疏水性ZnO纳米棒薄膜,在用磁控溅射在普通玻璃衬底上生长一层ZnO籽晶层基础上,利用液相法制备了空间取向高度一致的ZnO纳米棒阵列,经修饰后由亲水性转变为超疏水性.用扫描电子显微镜观察了纳米棒的表面结构,用接触角测量仪测出水滴在ZnO纳米棒薄膜表面的接触角为151°±05°,滚动角为7°.用Cassie模型对ZnO纳米棒薄膜的超疏水性进行了验证. 关键词： ZnO纳米棒 超疏水 两步法     

稳定超疏水性表面的理论进展

自然界中很多动植物都具有稳定的超疏水性, 它们既拥有高接触角, 又拥有低滚动角, 且能长期稳定存在.通过对它们的研究, 发现表面的润湿性与表面的化学成分、表面的几何形貌有关, 并且表面几何结构的影响更为显著, 甚至可以实现由亲水性表面向超疏水转变. 虽然目前在这个领域已经有大量的实验验证了表面粗糙结构的重要作用, 但是对于表面微纳米结构对表面疏水性机理的理论研究还并不完善. 本文详细介绍了超疏水表面的基本理论及其适用性、 接触角滞后现象, 分别从经典理论和能量的观点探讨了润湿状态转化发生的条件, 重点介绍了通过仿生理念对表面几何形貌的优化设计, 包括单尺度和多尺度表面结构对于设计稳定超疏水表面的作用. 最后, 对超疏水理论的不足和未来发展进行了展望. 关键词： 超疏水 仿生 接触角 滞后     

接触角滞后对组合表面液滴运动的影响

本文通过控制NaOH和(NH_4)_2S_2O_8溶液的刻蚀时间,制备了具有不同接触角滞后超疏水区的0.5 mm-0.5mm超疏水疏水组合表面,可视化研究了常压纯蒸汽下液滴脱落半径,冲刷周期,尺寸分布.电镜表征结果表明,刻蚀时间越长,所制备超疏水表面的微纳结构越细,导致液滴接触角滞后增加。在0.5 mm-0.5 mm超疏水-疏水组合表面冷凝过程中,存在两种排液行为:液滴横向抽吸和液滴跨区脱落。随着超疏水区接触角滞后的增加,对液滴的抽吸作用越强。液滴跨区脱落直径随着超疏水区接触角滞后的增加有减小趋势,表面冲刷周期随超疏水区接触角滞后的增加而减小;与完全疏水表面相比,组合表面疏水区域液滴尺寸较小,主要集中在50μm以内。     

盐水中强载重超疏水钢网小船的制备.

通过简单的涂覆方法,结合宏观粗糙的表面和处理的低表面能材料制备超疏水钢薄片．海水的接触角高达130.16o,新的卡西-巴克斯特方程从理论上预测了这种新型材料的接触角,得到的预测 结果与实验吻合．表征了超疏水钢网小船的装载能力．最大载重约为17.50 g,这种微型钢网小船经过含量为2%的三甲氧基硅烷溶液处理．小船优异的负载能力可能归因于钢丝网表面的空气膜的作用．     

RB-SiC表面改性Si涂层的制备与性能

 为了获得高质量光学表面的碳化硅反射镜,利用射频磁控溅射方法,在直径70 mm的RB-SiC基片上沉积了厚约100 μm的Si改性涂层,对改性层进行超光滑加工,并对改性层的表面形貌及性能进行了测试。ZYGO表面粗糙度仪测试结果表明,抛光后Si改性涂层表面粗糙度均方根值达到了0.496 nm;X射线衍射仪测试显示,制备Si改性涂层为多晶结构;使用拉力机做附着力测试,结果表明膜基附着力大于10.7 MPa。证明采用磁控溅射技术制备的Si改性涂层均匀、致密、附着力好,能够满足RB-SiC材料表面改性要求。     

超疏水纳米结构表面池沸腾特性

本文通过采用物理气相沉积法于TiO2纳米管阵列表面修饰一层聚四氟乙烯(PTFE)纳米颗粒,得到超疏水表面,并研究此超疏水纳米结构表面的池沸腾特性.研究表明,超疏水纳米结构表面沸腾特性类似于膜沸腾,沸腾工质难以浸润该表面,其沸腾传热系数及临界热流密度均较低.分析表明,固液处于Cassie-Baxter接触状态,纳米结构表...     

超疏水聚合物表面的水滴蒸发模拟

基于质量守恒和Fick第一定律，模拟了水滴在超疏水聚合物表面的蒸发全过程．研究从以往的接触角<90±扩展到>150±，液滴形貌扩展为椭球球帽模型进行疏水表面蒸发模拟．水滴在超疏水PC和FPU/PMMA表面蒸发的实验结果显示，计算的椭球球帽模型可以更好的反映出液滴接触角和高度的变化情况，并且不同聚合物表面接触角的相同变化趋势也揭示出微-纳二级结构表面结构不仅影响液滴接触角，也影响液滴蒸发模式．     

差异化疏水铜表面的冷凝传热实验研究

为研究差异化疏水结构表面蒸汽滴状冷凝传热特性,首先在铜表面通过化学刻蚀法制备了不同的CuO与Cu(OH)_2微纳米复合微结构,通过十八硫醇自组装进一步修饰后,获得了具有不同静态接触角和表面能的差异化疏水表面。实验研究了不同微结构及其接触角对滴状冷凝传热性能的影响,并对冷凝传热过程中液滴在微结构表面的合并、脱落过程进行了可视化研究。结果表明,接触角相近、微结构不同的CuO-Ⅰ与Cu(OH)_2表面冷凝传热性能相近,约为光滑表面的1.5倍。接触角为125°的CuO-Ⅱ表面的冷凝传热性能明显高于CuO-Ⅰ表面,约为光滑表面的3倍。同时,相同过冷度下,CuO-Ⅰ表面冷凝液滴的合并与脱落频率明显低于CuO-Ⅱ表面。     

纳米颗粒吸附岩心表面的强疏水特征

通过将疏水的纳米颗粒吸附在岩心微通道壁面,可以形成具有类荷叶表面的双重微结构表面,从而在注水开发的过程中在岩心微通道壁面产生水流滑移,达到降低注水压力、增加注水量的目的.研究纳米颗粒吸附岩心切片表面的强疏水特征对纳米颗粒吸附法减阻技术具有重要的意义.本文简要叙述了荷叶、蚊子腿以及水黾腿的超疏水特征;介绍了制备具有亚微米、纳米双重微结构的强疏水表面的纳米颗粒吸附法;给出了规则排列时纳米颗粒吸附岩心切片表面的强疏水特征的物理机制,根据真实的纳米颗粒吸附岩心切片,给出了接触角的范围,计算结果与实验数据一致.岩心流动实验结果表明,经纳米颗粒分散液处理后,岩心的平均水相渗透率提高94%.     

超疏水-疏水组合表面蒸汽冷凝的实验研究

液滴的快速脱落和移除对蒸汽滴状冷凝传热具有重要的影响,超疏水表面由丁二具有接触角大,接触角滞后小的优点而用于驱动冷凝液滴的自发运动,但是,常压蒸汽在超疏水表面冷凝时,液滴的润湿形态还没有定论。本文设计了超疏水疏水条纹间隔排列的超疏水一疏水组合表面,研究了常压蒸汽在组合表面上的冷凝过程,观测了液滴的运动特性,测量了超疏水一疏水组合表面上常压蒸汽冷凝传热性能。实验结果显示疏水区液滴在表面张力差的作用下从疏水区向超疏水区自发迁移,说明超疏水区液滴处于Wenzel润湿形态,超疏水一疏水组合表面蒸汽冷凝传热性能比完全超疏水和完全疏水表面传热性能的面积加权平均值大。说明液滴的自发迁移运动强化了疏水区的传热性能。     

光热防冰防霜防雾表面近期研究进展

光热防冰防霜防雾表面作为一种新兴的技术,因其出色的有效性和环境友好可持续的特点受到了各国学者的青睐.本文聚焦太阳能光热防雾表面和超疏水太阳能光热防冰防霜表面的近期研究,首先介绍太阳能光热表面及其机理,然后分别介绍防雾领域和防冰防霜两个领域的主要工作.以光热材料种类为分类依据总结不同光热材料表面的组成、制备方式、光学性能、疏水性能和防雾防冰防霜性能.此外,着重介绍了本联合课题组对光热表面的主要研究.最后,对光热防冰防霜防雾表面性能进行了总结与对比,分析了光热表面目前的挑战与未来潜在的重要发展方向.     

纳米特性表面圆柱型高速喷流沸腾临界热流密度的实验研究

制备了分别具有亲水和疏水特性的2种纳米特性表面,对具有不同固液接触角的传热面上圆柱型高速水喷流沸腾的沸腾临界热流密度(CHF)进行了系统的稳态实验研究,重点考察了喷流速度,过冷度和传热面固液接触角对CHF的影响。通过研究整理了传热面固液接触角和CHF之间的实验关系。对作者过去提出的饱和液与过冷液圆柱喷流沸腾CHF的半理论关系式进行了扩展和改进,使公式扩展到高流速范围和广泛的固液接触角范围。改进的关系式与实验数据符合得很好.     

通过电沉积及氟硅烷改性而成的三维铜镍复合超疏水表面（英文）

将Cu-Ni微纳米颗粒电沉积在铝基底上,通过1H、1H、2H、2H-全氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)对其进行修饰,制备了超双疏(SAP)表面.采用扫描电子显微镜、X射线衍射、能量色散X射线光谱和傅里叶变换红外光谱对其形貌和化学成分进行了研究.结果表明,SAP表面具有三维微纳结构,最大水接触角160.0°,油接触角151.6°.进一步测试了SAP表面的机械强度和化学稳定性,结果显示该SAP表面具有优良的耐磨性、耐酸耐碱性能、自洁性和防污性能.     

自清洁功能的超疏水微/纳米结构铜网用于高效的分离油水

本文介绍了一种简便的方法制备n-十二烷基三甲氧基硅烷@三氧化钨包覆的超亲油超疏水的铜网.所制备的铜网显示了较为突出的超亲油和超疏水性能,该铜网的水接触角大约有154.39°,而油接触角接近于0°.实验利用了各种有机溶剂和水的混合物对所制备网膜进行分离性能测试,结果表明所得涂覆铜网的油水分离效率高达99.3V,并且水的通量大约为9962.3 L·h~(-1)·m~(-2).所制备的铜网具有良好的稳定性,经过10次分离循环后分离效率仍然保持在90%以上.由于三氧化钨优异的光催化降解性能,所制备铜网具有自清洁能力.因此,被润滑油污染的网膜可以恢复超疏水性,而这种自清洁性使所制网膜可以反复用于油水分离.     

基于空间光调制器的飞秒激光时空干涉在不锈钢表面高效率制备超疏水功能的仿生结构

基于空间光调制器的飞秒激光时空干涉方法,改变800 nm飞秒激光能流密度和累积脉冲数,在316镜面不锈钢上高效率、高质量地制备了面积为5 mm×5 mm的双尺度的类鲨鱼皮肤微纳米仿生结构,并研究了该结构在不同激光照射条件下的润湿性。在激光能流密度为1.37 J/cm~2,累积脉冲数为30～40的条件下,不锈钢表面碳元素含量最多增加了13.22%,润湿性由亲水(接触角88°)转变为超疏水,接触角高达165°。本研究利用灵活、高效的飞秒激光时空干涉加工方法,得到了稳定的超疏水表面,为仿生结构制备提供了新思路。