反应离子刻蚀和自组装分子膜构建硅基底疏水与超疏水表面

采用反应离子刻蚀技术在Si(100)表面加工微米级圆柱阵列, 采用自组装技术分别制备了3种硅烷自组装分子膜. 结果表明, 采用反应离子刻蚀构建出的4种微米级圆柱阵列结构规整, 其直径为5 μm, 高度为10 μm, 间距为15~45 μm. 沉积自组装分子膜后, 试样表面的水接触角显著增大, 其中沉积1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜接触角最大, 1H,1H,2H,2H-全氟辛烷基三氯硅烷(FOTS)次之, 三氯十八硅烷(OTS)最小. 测得的接触角大于150°时接近Cassie方程计算的接触角, 而小于150°时接近Wenzel方程计算的接触角. 改变圆柱阵列的间距和选择不同的自组装分子膜, 可以控制表面接触角的大小. 原子力显微镜(AFM)观测结果显示, 沉积自组装分子膜可以产生纳米级的团簇. 由微米级圆柱阵列和纳米级自组装分子膜构成的表面结构使Si试样表面接触角最大可达156.0°.     

PAN基碳纤维形成过程中热氧稳定化气氛对纤维径向结构演变的关联性研究

采用红外光谱、X射线能谱、激光显微共焦拉曼光谱、X射线衍射光谱和电子自旋共振等多种表征手段,定量探讨了热氧稳定化气氛中氧气浓度与聚丙烯腈纤维的径向结构转变以及与碳纤维结构和性能的关联.结果表明,随着氧气浓度的增大,氧气自皮层逐渐扩散到纤维内部,热氧稳定化纤维的径向结构趋于均质化.当热氧稳定化过程氧体积浓度(Vo)由20.38％增加到21.15％时,热氧稳定化纤维的皮芯结构逐渐减小,环化程度增幅显著,该过程对碳纤维皮部类石墨结构的形成具有促进作用,所得碳纤维的孔隙率减小,拉伸强度增大.当Vo大于21.34％时,热氧稳定化纤维的皮芯结构基本消失,但氧化程度过高且环化程度增幅缓慢,抑制了碳纤维皮部类石墨结构的形成,所得碳纤维的孔隙率增大,拉伸强度降低.控制Vo为21.15％ ～21.34％时,热氧稳定化纤维的环化和径向化学结构的均质化程度均得以提高,所得碳纤维在保持皮部较高石墨程度的同时促进了芯部类石墨结构的形成,此时拉伸强度最高,比在常规空气气氛条件下制备的碳纤维提高了12.22％.     

紫外照射对FOTS自组装分子膜表面特性和摩擦特性的影响

利用自组装技术在硅基底制备FOTS自组装分子膜,对FOTS自组装分子膜进行紫外照射.采用接触角测量仪、原子力显微镜(AFM)、傅里叶红外变换光谱仪(FTIR)、X光电子能谱(XPS)和多功能摩擦磨损试验机(UMT)评价薄膜的表面特性和摩擦学特性.结果表明:FOTS自组装分子膜的蒸馏水接触角为109°.紫外照射导致C元素被O₃氧化,形成亲水的-COOH末端基团,使其接触角变小,表面粗糙度增大.在微载荷下,FOTS自组装分子膜和经不同时间紫外照射的FOTS自组装分子膜均可降低硅基底的摩擦和磨损.紫外照射后使FOTS自组装分子膜的摩擦系数增大,磨损加剧,这与其表面结构和润湿性变化相关.