偶联剂对玻璃纤维/环氧树脂基复合材料介电性能的影响

偶联剂对玻璃纤维／环氧树脂基复合材料介电性能的影响陈平刘胜平张明艳（哈尔滨理工大学电工材料系哈尔滨１５００４０）关键词环氧树脂基复合材料，介电性能，偶联剂，浸润性玻璃纤维／环氧树脂基复合材料（ＧＦＲＰ）具有优异的电气和力学性能．然而孔隙的存在强烈地...     

特殊浸润性表面的液滴凝结

以铝片为基底, 经电化学腐蚀和沸水处理制备了多级微纳米结构; 通过气相沉积和涂油分别制备了超疏水表面、 疏水超润滑(slippery)表面和亲水slippery表面; 探究了表面不同的特殊浸润性(超亲水、 超疏水、 疏水slippery和亲水slippery)对液滴凝结的影响. 结果表明, 超亲水表面的液滴凝结属于膜状冷凝, 超疏水表面和slippery表面的液滴凝结均属于滴状冷凝. 超疏水表面液滴合并时, 合并的液滴会不定向弹离表面. 疏水slippery表面和亲水slippery表面由于表面浸润性的不同导致液滴成核密度和液滴合并的差异, 亲水slippery表面凝结液滴的最大体积远大于疏水slippery表面凝结液滴的最大体积. 4种表面的雾气收集效率由大到小依次为亲水slippery表面>疏水slippery表面>超亲水表面>超疏水表面.     

倾斜壁面浸润性梯度驱动液滴运动过程的格子Boltzmann模型研究

基于介观模型的多组分伪势格子Boltzmann方法,模拟了倾斜壁面浸润性梯度驱动液滴的运动过程,研究了壁面浸润性梯度、壁面倾斜角度对液滴运动过程的影响．结果表明,对于一定倾斜角度的壁面,当壁面上浸润性梯度足够大时,液滴能够克服重力的作用实现“爬坡”;液滴在运动过程中,其前进及后退接触角与当地静态接触角间存在差值;增大壁面浸润性梯度时,液滴能够获得更快的加速,并且前进及后退接触角与当地静态接触角之间的差值也随之增大;增大壁面倾斜角度时,液滴的运动受到阻碍,前进及后退接触角与当地静态接触角的差值小幅减小．     

纳米尺度下气泡核化生长的分子动力学研究

采用分子动力学方法模拟纳米尺度下液体在固体壁面上发生核化沸腾的过程,主要研究壁面浸润性对气泡初始核化过程和气泡生长速率的影响以及固-液界面效应在液体核化沸腾的能量传递过程中所起到的作用.研究结果发现：壁面浸润性越强,气泡在固壁处越容易核化.该结果与经典核化理论中“疏水壁面易于产生气泡”的现象产生了明显的区别.其根本原因是在纳米尺度下,固-液界面热阻效应不能被忽略.一方面,在相同的壁温下,通过增强固-液相互作用,可以显著降低界面热阻,使得热量传递效率提高,导致靠近壁面处的流体温度升高,气泡核化等待时间缩短,有利于液体沸腾核化.另一方面,气泡的生长速率随着壁面浸润性的增强而明显升高.当气泡体积生长到一定程度时,会在壁面处形成气膜,从而导致壁面传热性能恶化.因此,通过壁面的热流密度呈现出先增大后减小的规律.     

基于改进格子Boltzmann焓法模型的霜层生长数值研究

采用介观尺度格子Boltzmann方法数值研究壁面的表面特性对霜层生长的影响.将成核概率模型和改进的焓法相变模型相耦合，建立基于成核概率理论的霜层生长过程格子Boltzmann模型.该模型能够在宏观尺度上模拟霜层生长的加密加厚过程，也可以从微观尺度上描述局部的冰枝生长导致的霜层结构的动态变化，应用该模型能够获得霜层平均厚度、平均密度、结霜量等内部非稳态物理量.开展冷壁面上霜层形成及生长过程的数值研究，获得霜层的拓扑结构时空演化特性，得到不同时刻下结霜量以及霜层的平均厚度、平均密度、平均固相体积分数，探讨冷壁面温度、相对湿度、冷表面浸润性能对结霜的影响.     

掺杂/脱掺杂诱导的聚苯胺织物浸润性开关

以三氟乙酸(TFA)作为掺杂剂,三氯化铁为氧化剂,采用原位化学氧化法制得了具有超疏水性能的聚苯胺/棉布复合导电织物(PANI/CCT),所得织物在外界酸度诱导下发生掺杂/脱掺杂反应而导致其由导电态向绝缘态的转变,从而实现超疏水到超亲水的可逆、快速变化.研究结果证实上述的超疏水/超亲水可逆的变化来自聚苯胺与纤维的微/纳米结构和TFA的低表面自由能的协同效应.     

化学吸附自组装偶氮苯小分子单层膜及表面浸润性研究

通过化学吸附自组装的方法, 将小分子量的偶氮苯分子自组装到平滑硅基底表面, 其表面接触角为83.7°. 微结构化硅基底表面的偶氮苯单层膜上表现出超疏水的特性, 接触角达到了151.9°. 经过紫外光照射后, 该表面的接触角没有发生明显的降低.     

超疏水性聚苯胺微/纳米结构的合成及防腐蚀性能

以苯胺为单体, 过硫酸铵为氧化剂, 通过改变不同的掺杂剂, 采用"无模板"法合成了具有不同浸润性的聚苯胺微/纳米结构, 并得到超疏水聚苯胺微/纳米结构. 采用红外吸收光谱、 紫外-可见吸收光谱、 X射线衍射及扫描电镜对聚苯胺微/纳米结构及形貌进行了表征, 测定了聚苯胺微/纳米结构的接触角, 并通过Tafel极化曲线和电化学交流阻抗研究了不同疏水性的聚苯胺微/纳米结构在0.1 mol/L H₂SO₄溶液中对碳钢的腐蚀防护作用, 探讨了聚苯胺微/纳米结构的表面浸润性对腐蚀防护性能的影响. 研究结果表明, 随着聚苯胺微/纳米结构疏水性的增强, 对碳钢的腐蚀防护作用增强, 当掺杂剂为全氟辛酸时所制备的超水聚苯胺微/纳米结构表现出最佳的防腐蚀性能(η= 94.70%).     

一维纳米纤维构筑的导电聚合物三维结构及其可控的浸润性

微/纳米结构的导电聚合物由于具有高导电性、易合成以及优异的环境稳定性从而在许多先进的研究领域备受关注,并有望在分子导线、化学和生物传感器、发光器件等领域获得广泛应用。 特别是,复杂的三维自组装结构在获得高性能和功能化的材料方面提供了巨大的潜在应用价值。本文主要介绍了我们利用胶束的软模板和自组装驱动力的协同效应,实现由一维纳米结构组装的三维微米结构导电聚合物方面的研究进展。该制备技巧在于低表面自由能的含氟有机酸具有软模板、掺杂剂、自组装驱动力,以及诱导超疏水性的多重作用实现导电聚合物三维结构的组装和多功能化。介绍了利用环境湿度调整分子的自组装驱动力,实现导电聚合物由一维纳米结构向三维微米结构的组装。此外,还介绍了利用导电聚合物可逆的化学掺杂/脱掺杂机制,实现导电聚合物表面浸润性的可逆转化。最后介绍了在液/液/固三相体系中,通过外加电场刺激,可实现油滴在导电聚合物表面的浸润性和黏附力的控制。     

不同极性微量选择性溶剂对聚合物膜表面浸润性的控制

通过在双亲性三嵌段共聚物( PEO-PDMS-PEO)的溶液中加入不同极性的微量选择性溶剂, 分别制得胶束和反胶束微粒, 不同组分的溶液涂膜后显示出明显的浸润性差异. 采用透射电镜、原子力显微镜和X射线光电子能谱分别对胶束和反胶束微粒在溶液中和成膜后的结构以及表面化学组成进行了表征, 结果表明, 不同选择性溶剂所形成的胶束和反胶束微粒的结构差异, 导致了涂膜的表面化学组成的不同, 最终影响其表面浸润性.