微米/纳米结构对氟硅烷修饰氧化铝表面疏水性能的影响

以多孔氧化铝膜为基板,用NaOH溶液进行化学腐蚀,控制适当的条件,得到氧化铝微米/纳米表面结构.用氟硅烷分别修饰光滑氧化铝膜、多孔氧化铝膜及其微米/纳米结构表面,进行接触角测试、XPS成分分析和SEM结构表征.结果表明,氟硅烷修饰的微米/纳米结构表面对水的接触角(149°±2°)比光滑表面(101°±1°)和纳米孔洞结构表面(141°±2°)都高.     

氟硅烷偶联剂在α-铁表面疏水性能模拟研究

利用分子动力学研究了十三氟辛基三甲氧基硅烷(PFOTMS)、十三氟辛基三乙氧基硅烷(PFOTES)、十七氟癸基三甲氧基硅烷(HFTMS)在α铁(111)与(110)晶面上的吸附及疏水行为,分析了径向分布函数、结合能、相对浓度等参量,探讨了三种氟硅烷偶联剂与金属铁表面的作用机理,并对其对铁表面的改性进行了分析。羟基化处理后,相比(110)表面,三种氟硅烷偶联剂与(111)晶面的吸附更为牢固,并且PFOTMS与羟基铁表面吸附最牢固。径向分布函数表明,三种氟硅烷偶联剂均易与羟基铁表面形成氢键,覆盖铁表面形成稳固的结合。氟硅烷偶联剂大大提高了铁表面的疏水性并阻止了铁表面与外界直接接触,在(111)表面上,PFOTMS疏水性最好,在(110)表面上,三种氟硅烷偶联剂疏水性能差别不大。     

含氟/硅丙烯酸酯核壳型乳液的合成及性能

采用半连续种子乳液聚合法, 在十二烷基硫酸钠(SDS)/辛基苯基聚氧乙烯醚(TX-10)复合乳化剂的作用下, 合成了以丙烯酸丁酯(BA)为核, 以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为壳的核壳型含氟/硅丙烯酸酯聚合物乳液. 利用FTIR, TEM, SEM-EDX和DSC等手段对乳液组成、乳胶粒子结构、膜表面及断面形态等进行了表征, 讨论了氟/硅含量对聚合物膜性能的影响. 结果表明, 核-壳粒子尺寸为20~30 nm, 乳液膜的性能与膜表面氟和硅的含量及相容性有较大的相关性, 当m(氟)∶m(硅单体)=3∶1时, 形成的膜均匀透明, 吸水率较低, 尺寸稳定性较好.     

三氟丙基修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜制备、氢气分离及水热稳定性能

以三氟丙基三甲氧基硅烷(TFPTMS)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体, 通过溶胶-凝胶法在酸性条件下制备三氟丙基修饰的有机-无机杂化SiO₂膜材料, 并深入研究三氟丙基修饰对溶胶粒径和疏水性能的影响以及膜材料的氢气渗透分离性能和长期水热稳定性. 结果表明三氟丙基已成功修饰到有机-无机杂化SiO₂膜材料中, 且随着TFPTMS修饰量的增加, 溶胶粒径有减小趋势, 膜材料的疏水性能逐渐提高. 当n(TFPTMS)/n(BTESE)＝0.6时, 溶胶平均粒径为2.11 nm, 膜材料对水的接触角达到111.6°±0.7°. H₂在修饰后膜材料中的输运主要遵循微孔扩散机理, 300 ℃时H₂的渗透率为8.86×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1, H₂/CO₂的理想分离系数达到5.4, 且当进气摩尔比例为1∶1时H₂/CO₂的双组分气体分离系数达到了4.82, 均高于Knudsen扩散分离因子(H₂/CO₂＝4.69), 膜材料呈现出良好的分子筛分性能. 膜材料在250 ℃及水蒸气摩尔含量为5%的水热环境中能稳定工作300 h以上.     

尼龙表面的超疏水及高度疏油改性

在聚合物表面引入多级粗糙结构并降低表面能可以提高其表面的疏水疏油性. 采用三种不同方法在尼龙6(聚酰胺)表面引入活性基团, 即或将尼龙6材料表面的酰胺键还原成仲胺, 或硅羟基化, 或使用低温等离子体处理得到羟基, 并通过X-射线光电子能谱(XPS)进行验证. 实验结果表明, 表面含有仲胺基团的尼龙6可静电吸附硅球; 而表面含有硅羟基及羟基的尼龙6可原位生长纳米硅层, 再经过3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)处理可达到硅球吸附的目的. 经比较了不同改性方法对在尼龙6表面构建粗糙结构的影响, 我们认为等离子体处理更利于方便快捷地制备稳定均匀的粗糙结构. 当被全氟十二烷基三氯硅烷(Rf-Si)氟化修饰后, 具有粗糙结构的尼龙6表面均具有超疏水性, 但其疏油性则与表面引入的硅球尺寸密切相关, 如在500～900 nm硅球构建的粗糙表面上, 十六烷烃(3 μL)的静态接触角为140°左右, 滚动角为20°; 而在20～200 nm硅球构建的粗糙表面上, 其静态接触角和滚动角则分别为125°和40°左右. 实验结果还显示, 这类具有一定双疏性的尼龙表面也有较好的抗细菌粘附性.     

表面硅烷化铜箔的电化学腐蚀与防护研究

用γ-氨丙基三甲氧基硅烷(γ-APS)溶液对铜箔表面硅烷化处理,采用动电位极化和电化学交流阻抗研究不同pH的γ-氨丙基三甲氧基硅烷溶液自组装铜箔电极在0.1 mol.L^-1NaCl溶液的腐蚀防护效果,采用扫描电子显微镜观察γ-氨丙基三甲氧基硅烷自组装膜的表面形貌.结果表明,γ-氨丙基三甲氧基硅烷自组装铜箔有较好的腐蚀防护效果,其中pH=7的γ-氨丙基三甲氧基硅烷溶液自组装膜的抗腐蚀效果最佳.     

氨气腐蚀法制备黏附性能可控的超疏水铜表面

采用简单便捷的方法制备出了具有不同黏附性能的超疏水表面. 通过控制氨气对金属铜表面的腐蚀时间, 分别制备了具有微米球及微米棒状结构的表面. 利用低表面能氟硅烷(FAS)修饰后, 2种表面均表现出超疏水特性(接触角均大于150°), 然而其黏附性能却截然相反. 具有微球结构的表面呈现出高黏附特性, 而具有微米棒状结构的表面则显示出低黏附特性. 研究发现, 表面不同的微观结构导致了液滴在其表面上分别处于Cassie-impregnating wetting态及Cassie态, 从而呈现出了不同的黏附性能.     

高碳含量新型亚微米无孔二氧化硅材料的修饰方法及其在反相加压毛细管电色谱平台上的应用

亚微米无孔二氧化硅(NPS)材料具有小粒径及表面光滑形状规整等特点,是一种性能优异的色谱材料,但其存在比表面积小、修饰效率低的问题.针对此设计了一种具有高碳含量的修饰方法:以3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTS)作为硅烷偶联剂,聚乙烯亚胺(PEI)作为聚合物包覆层,并以硬脂酰氯修饰得到一种氨基包覆的具有C18碳...     

硅胶表面牛血清白蛋白分子印迹聚合物的制备及分子识别性能

报道了以氨丙基硅胶为载体,将其表面醛基化后通过亚胺键共价键合牛血清白蛋白,再用两种硅烷化试剂氨丙基三乙氧基硅烷和正辛基三甲氧基硅烷进行聚合,合成表面印迹牛血清白蛋白分子印迹聚合物的方法。本方法以共价键印迹蛋白质,用草酸洗脱。表面印迹有利于大分子蛋白质向印迹位点的扩散和再结合,合成的印迹聚合物对牛血清白蛋白的吸附率达44.5%,而其它蛋白的吸附率小于17%,显示对模板蛋白具有特异吸附能力。     

纳米SiO_2表面基团在MMA原位本体聚合中的阻缓聚作用

分别以3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)和辛基三甲氧基硅烷(OTMS)为活性和惰性硅烷的代表,对SiO2进行不同锚固密度的表面修饰,并以改性SiO2的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体分散液为原料,通过原位本体聚合制得一系列SiO2含量不同的高分散性SiO2/PMMA复合材料.考察SiO2表面基团活性程度和SiO2含量对聚合反应动力学、基体聚合物分子量以及复合材料硬度的影响,探究修饰状态不同SiO2在本体自由基聚合中的作用机制.发现SiO2表面硅羟基及其锚固MPS的活性双键会对聚合反应起阻缓聚作用,进而会显著降低基体聚合物的分子量及复合材料的硬度.而惰性硅烷OTMS对SiO2表面的锚固则会消耗SiO2表面硅羟基、并屏蔽其影响,因而随着OTMS锚固密度的提高,基体分子量和复合材料硬度均会随之提高,特别是当表面修饰达到饱和状态时,SiO2的阻缓聚作用已可忽略.     

表面修饰引发的ZnO纳米棒阵列膜的超疏水性

润湿性是固体表面的重要性质之一 ,它受控于固体表面自由能和表面粗糙度的大小 ,一般可用液体在固体表面接触角的大小来衡量 .由于水与超疏水表面 (水与固体表面的接触角大于 1 5 0°的表面 )的接触面积很小 ,通过水所发生的化学发应和化学键的形成受到限制 ,使这种表面具有防水、防污染和防氧化等多种功能 ,因而备受人们的关注 [1～ 6 ] .作为宽禁带半导体材料 ,Zn O以其独特的光电和催化等性质在短波激光器、气体传感器、高效催化剂、太阳能电池等方面具有广阔的应用前景 .表面润湿性的研究对于将 Zn O用于各种器件非常重要 .Pesika等 […     

芋叶超疏水超亲油性能及应用

通过静态接触角(CA)和扫描电子显微镜(SEM)分析了芋叶的超疏水超亲油性能. 考察了不同处理温度下芋叶的饱和吸油率、缓释保油率以及离心保油率. 结果表明, 芋叶下表面具有超疏水性能, 其静态水接触角为157.1°(滚动角小于3°), 远大于上表面静态水接触角(109.1°). 不同温度处理的芋叶的饱和吸油率的变化呈现一定规律, 在200 ℃下干燥的芋叶具有最高饱和吸油率(8.1 g/g). 芋叶对难挥发性的机油固定能力较强, 并且在较高转速下对机油仍具有较高的离心保油率.     

从晶体取向特点探讨ZnO薄膜的晶体不完整性

用MOCVD法在蓝宝石衬底上得到了ZnO(0002)膜, 并用XRD和SEM进行了表征. 结果表明， 薄膜中沿［0001］择优取向生长的柱状晶垂直于衬底表面, 晶柱之间存在着边界和间隙. X射线Ф扫描实验结果表明, 晶柱之间的取向偏差在3°~30°之间. X射线ω摇摆曲线和谱线宽度分析结果表明, 薄膜中的晶柱是由多个晶粒堆叠而成, 且晶粒之间的平均取向偏差也在2.6°以上. 实验结果表明, ZnO大失配度异质外延膜是c轴［0001］取向柱状多晶体, ZnO薄膜的结晶不完整性主要是由其柱状晶结构造成的.     

Zn片经水热反应和氟硅烷修饰构建超疏水ZnO表面

以乙二胺为溶剂, Zn片在120、140 及160 ℃经水热反应生长出具有蛋糕形、荷叶乳突状、棒状和仙人球状等微结构的ZnO表面. 扫描电镜研究表明, 反应时间越长越有利于形成完整的微纳米结构, 反应温度较高生成的微纳米结构更规整. 140 ℃反应4 h和160 ℃反应5 h的ZnO表面经过氟硅烷修饰后表现出良好的超疏水性, 与水滴的接触角分别达到154.6°和157.3°, 滚动角分别为5°和3°. 该方法因其操作简便、成本低廉, 在锌表面制备特殊微结构和构建超疏水表面具有潜在的应用.     

微乳-水热法制备具有自清洁功能的TiO2薄膜

采用热陈化微乳液及浸渍-提拉技术,制备了具有自清洁功能的TiO2薄膜。 考察了微乳液中表面活性剂十二烷基苯磺酸（DBS）的用量对TiO2薄膜的表面形态和微观结构的影响。 进而对合成的TiO2薄膜的光催化活性、光致亲水性能及实际环境中的自清洁效果进行了测试评价。 随着表面活性剂DBS用量的增加,微乳液中的分散质点尺寸减小,但热陈化后所获得的TiO2粒子表现出凝集现象。 在DBS用量为0及58 mg/L时,所获得薄膜表面较为平整,由15~20 nm大小的TiO2粒子组成。 这些薄膜在无紫外光照射时,水接触角增大的速度较慢,并且在紫外光照射下能迅速恢复其超亲水性能。 将薄膜置于室外25 d后其表面无灰尘粘结,水接触角由原来的0°增大至14°~18°。 当DBS用量为580 mg/L以上时,薄膜表面起伏不平,粗糙度过大,对应TiO2薄膜光致亲水性能较差,室外放置25 d后,水接触角由原来的0°增大至46°~48°。     

用含氟丙烯酸酯无规共聚物制备超疏水膜

用微乳液聚合法制备了丙烯酸全氟烷基乙酯和甲基丙烯酸甲酯的无规共聚物,并对其进行了表征.采用溶剂挥发成膜法一步制备了具有超疏水性的该聚合物膜,水滴在该聚合物膜上的静态接触角可达151°~160°,滚动角小于3°.通过扫描电子显微镜观察发现该聚合物膜表面分布了许多乳突状突起和微孔洞,并具有微米和纳米尺度相结合的复合杂化结构.该类超疏水表面的形成是由适度粗糙的表面和低表面能相互结合引起的.探讨了该类超疏水膜的形成机理.     

阵列聚合物纳米柱膜的超疏水性研究

浸润性(又称润湿性,Wettability)是固体表面的一个重要特征,它主要由表面化学组成和表面的几何结构两方面控制^[1～5].近年来,超疏水性固体表面由于在防雪、防污染、抗氧化以及防止电流等方面都有非常广阔的应用前景,引起了人们的极大关注[6～11].     

Precursor-induced hydrothermal synthesis of flowerlike cupped-end microrod bundles of ZnO

Flowerlike cupped-end ZnO microrod bundles have been hydrothermally synthesized from precursor ZnCl2(N2H4)2 in sheet shape at 140 degrees C for 12 h; under the same conditions using the same precursor in rod shape, uniform ZnO nanorods were obtained. XRD pattern indicated the sample is ZnO with hexagonal cell contants a = 3.251 A and c = 5.206 A. FE-SEM and TEM show the formation process of the ZnO sample. HRTEM revealed that the flowerlike cupped-end ZnO microrod bundles grow along the [101] axis. The UV emission peak at approximately 396 nm and the blue band emission peak at approximately 469 nm were observed by PL spectra. A possible formation mechanism was proposed.     

Recent Studies on Super-Hydrophobic Films

Summary.  Films whose water contact angle is higher than 150° have been the subject of great interest and enthusiastic study in recent years. These films, which are called super-hydrophobic, are fabricated by combining appropriate surface roughness with surfaces of low surface energy. Here we briefly review the fundamental theories on the wettability of a hydrophobic rough solid surface, together with recent works on the processing and properties of super-hydrophobic films. Though the practical application of these films is still limited, the obstacles to application are gradually being surmounted, providing a great opportunity for the development of various industrial products. Received June 23, 2000. Accepted (revised) September 4, 2000     

Preparation of superhydrophobic silica films with honeycomb-like structure by emulsion method

Silica films with honeycomb-like structure were successfully obtained by emulsion method. Emulsion films prepared by the Dip-Withdrawing method were dried at 180 °C for 2 h and sintered at 500 °C, the films turned from superhydrophilic to superhydrophobic after being modified by octyltrimethoxysilane (OTMS) to form a self-assembled monolayer (SAM) with low surface energy. The surface structures and the thickness of the silica emulsion films were observed by scanning electron microscopy (SEM), and the results showed that the emulsion method had a similar effect to the phase separation one on producing the honeycomb-like structure that highly influenced the wettability of solid surface.