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超疏水-疏水相间表面气泡和气膜驻留稳定性及其减阻性能研究
1
作者 杨千帆 史雪松 +1 位作者 张童斌 徐学锋 《表面技术》 北大核心 2026年第4期160-170,共11页
目的探明超疏水-疏水相间表面气-液界面形态随时间的动态演化过程,揭示超疏水-疏水相间表面减阻特性随时间、流速的演变规律。方法在7075铝片上,通过调控紫外纳秒激光的脉冲能量、扫描速度和加工路径,制备封闭微腔阵列结构,然后预留特... 目的探明超疏水-疏水相间表面气-液界面形态随时间的动态演化过程,揭示超疏水-疏水相间表面减阻特性随时间、流速的演变规律。方法在7075铝片上,通过调控紫外纳秒激光的脉冲能量、扫描速度和加工路径,制备封闭微腔阵列结构,然后预留特定宽度的带状区域不进行激光加工,得到微腔阵列结构和未加工区域相间的表面,再经过低表面能物质(氟硅烷)处理,得到超疏水-疏水相间表面,其中激光加工区呈超疏水性(接触角为158.8°、滚动角为0.8°),未加工区呈疏水性(接触角为131.2°)。结果流速为1.53~4.43 m/s时,超疏水-疏水相间表面的超疏水区会形成气膜,并附着长条状的气泡带(简称“气泡条”),具有减阻效果。在低流速条件下(1.53 m/s),当疏水区的宽度为0.5 mm时,表面最高减阻率为35.56%,优于均匀超疏水表面的减阻率(32.86%)。随着水流作用时间不断增加,气泡条和气膜的覆盖面积均逐渐减小至消失,气泡条的维持时长约12 min,气膜的维持时长可达6 h,在0.5 h内超疏水-疏水相间表面的平均减阻率高于均匀超疏水表面。在高流速条件下(4.43 m/s),超疏水-疏水相间表面的减阻率低于均匀超疏水表面。结论在较低流速和短时间内,由于气泡条的存在使超疏水-疏水相间表面的减阻效果优于均匀超疏水表面。该研究对于提高水下航行器减阻率、发展可持续减阻策略、满足多样化应用领域的减阻需求具有重要借鉴意义。 展开更多
关键词 减阻 超疏水-疏水相间表面 超疏水表面 气泡 气膜
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多尺度“铠甲式”聚二甲基硅氧烷超疏水薄膜的制备及性能
2
作者 王维 王刚 +3 位作者 岳吉祥 王国栋 张可 郭丽娟 《化工进展》 北大核心 2026年第2期1029-1039,共11页
结合激光刻蚀和化学喷涂技术,本文成功制备出多尺度“铠甲式”超疏水聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜。通过精确控制激光刻蚀圈数,构建了完整的微纳表面模板,进而实现了PDMS薄膜的微纳结构转移。在此基础上,喷涂纳米二氧化硅构成外层“铠甲”... 结合激光刻蚀和化学喷涂技术,本文成功制备出多尺度“铠甲式”超疏水聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜。通过精确控制激光刻蚀圈数,构建了完整的微纳表面模板,进而实现了PDMS薄膜的微纳结构转移。在此基础上,喷涂纳米二氧化硅构成外层“铠甲”,这种双层微纳结构设计显著提升了薄膜的超疏水性能。具体而言,其独特的表面形貌由激光刻蚀形成的网格状微纳结构和纳米二氧化硅颗粒构成的粗糙微结构层共同组成,这种结构优化使得水滴与薄膜表面的接触面积大幅减小,接触角超过150°,滚动角低至3°,展现出卓越的超疏水特性、良好的油水分离和自清洁能力。此外,多尺度“铠甲式”的结构设计显著提高了PDMS薄膜的耐磨损性和耐久性,经过长达10h的恶劣环境连续实验和50次摩擦循环测试后,其接触角依然维持在150°以上,表明其双层微纳结构能够有效抵抗外界磨损,维持稳定的超疏水状态。这种优异的耐磨性能与接触角稳定性之间的关联,主要归因于双层结构在微纳尺度上提供的额外机械支撑和稳定性,以及外层纳米二氧化硅颗粒与基材间的牢固黏附力。本文为超疏水材料的制备提供了一种新的思路和方法,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 聚二甲基硅氧烷 双层微纳结构 膜 二氧化硅 超疏水 耐久性 磨损
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油污处理新材料:石墨烯基超疏水材料的研究进展
3
作者 董亚鲲 袁帅 +3 位作者 张惠宁 张钥 张森 王百祥 《表面技术》 北大核心 2026年第2期182-193,共12页
超疏水材料以其出色的防渗透性和自清洁特性,为油水分离和污染物吸附等领域提供了新的解决方案。但在实际应用中,超疏水材料在疏水性、稳定性和经济性等方面仍面临诸多挑战。本研究简述了超疏水表面的原理,回顾了石墨烯基超疏水材料的... 超疏水材料以其出色的防渗透性和自清洁特性,为油水分离和污染物吸附等领域提供了新的解决方案。但在实际应用中,超疏水材料在疏水性、稳定性和经济性等方面仍面临诸多挑战。本研究简述了超疏水表面的原理,回顾了石墨烯基超疏水材料的特性及其在油水分离、污染物吸附等领域的应用现状,详细介绍了超疏水材料制备技术的最新研究进展,涵盖了层层自组装法、刻蚀法、涂覆法和沉积法等,并重点分析了不同宏观结构对材料油水分离性能的影响。分析表明,未来研究应着力于优化材料结构设计以提高疏水性能,开发低成本规模化制备工艺,同时增强材料的环境稳定性,旨在推动石墨烯基超疏水材料在油污处理领域的更深层次应用,为生态环境保护和可持续发展提供理论支持和技术指导。 展开更多
关键词 超疏水材料 石墨烯 油污去除 吸附 纳米材料
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基于iCVD技术的超疏水光热复合防冰涂层
4
作者 周国伟 邹晖 +3 位作者 田诗琪 陈威 高辰珂 叶羽敏 《表面技术》 北大核心 2026年第4期171-181,共11页
目的通过引发式化学气相沉积(iCVD)技术结合聚二甲基硅氧烷(PDMS)/纳米碳管(CNT)纳米复合材料制备具有纳米锥阵列的超疏水光热复合涂层,并研究其疏水性及抗结冰性能。方法将不同质量分数的CNT与PDMS混合以制备纳米复合薄膜,采用iCVD方... 目的通过引发式化学气相沉积(iCVD)技术结合聚二甲基硅氧烷(PDMS)/纳米碳管(CNT)纳米复合材料制备具有纳米锥阵列的超疏水光热复合涂层,并研究其疏水性及抗结冰性能。方法将不同质量分数的CNT与PDMS混合以制备纳米复合薄膜,采用iCVD方法在复合薄膜表面沉积纳米锥阵列。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测试仪对涂层的成分、形貌及润湿性进行表征。通过测试结冰延迟时间、冰黏附强度和光热融冰效应评估样品的抗结冰性能。通过冻融循环、耐酸碱和水滴冲击测试评估样品的耐久性。结果质量分数为2%的CNT与PDMS混合制备的纳米复合薄膜具有优良的光热效应。在薄膜表面制备纳米锥阵列涂层,其静态水接触角达到151.8°,滑动角低至2°,展现出优异的疏水性。凭借涂层的微纳结构和低表面能及光热材料的协同作用,在温度为−15℃、湿度为65%环境下,延迟结冰时间高达982 s,达到未沉积涂层样品的2倍,冰黏附强度低至9.8 kPa,达到未沉积涂层PDMS样品的20%以下。在冻融循环、水滴冲击测试、耐酸碱测试之后,复合涂层依旧具有超疏水性,展现出良好的化学稳定性和机械耐久性。结论在PDMS/CNT纳米复合材料上采用iCVD一步沉积纳米锥阵列涂层,所制备的样品具有良好的疏水性、光热和抗结冰性能,展现出在户外电力设施,如绝缘子等表面抗结冰方面的巨大应用潜力。 展开更多
关键词 抗结冰 ICVD 光热融冰 超疏水表面 绝缘子
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电沉积技术在金属表面构建防腐蚀超疏水涂层研究进展
5
作者 徐洋 李珂 +4 位作者 刘季润 李腾飞 刘海强 候吉浩 邱日 《电镀与精饰》 北大核心 2026年第3期1-11,共11页
超疏水涂层凭借其独特的界面阻隔效应,在金属防腐领域展现出重要应用价值。本文系统梳理了电沉积法制备超疏水涂层的研究进展:传统多步法需先构建微纳米结构再进行表面修饰,工艺复杂且效率较低;传统一步电化学沉积法虽简化了制备流程,... 超疏水涂层凭借其独特的界面阻隔效应,在金属防腐领域展现出重要应用价值。本文系统梳理了电沉积法制备超疏水涂层的研究进展:传统多步法需先构建微纳米结构再进行表面修饰,工艺复杂且效率较低;传统一步电化学沉积法虽简化了制备流程,但仍面临金属基底损耗等挑战。值得关注的是,新型一步电沉积技术通过沉积助盐配合物实现了非消耗性制备,为超疏水涂层的工业化应用提供了新思路。当前超疏水涂层的主要失效机制源于微结构内部的毛细渗透效应,而通过引入缓蚀剂或构建超滑表面可显著提升其防护性能。未来研究应重点突破涂层耐久性和力学性能等关键技术瓶颈,以促进超疏水涂层在实际工程中的应用。 展开更多
关键词 防腐蚀 电沉积 超疏水 仿生
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F-Si-PCPA-PVDF超疏水膜的制备及其膜蒸馏性能研究
6
作者 马全 孟昕 +2 位作者 金央 李军 王文 《无机盐工业》 北大核心 2026年第2期28-35,75,共9页
膜蒸馏技术在水处理领域具有广阔的应用前景,但当长期处理含多种污染物的复杂体系时,常规膜难以避免膜污染和润湿等问题。为提高疏水聚偏氟乙烯(PVDF)膜的膜蒸馏性能,利用贻贝仿生涂层(PCPA)辅助负载氟化二氧化硅(F-SiO_(2))纳米粒子,制... 膜蒸馏技术在水处理领域具有广阔的应用前景,但当长期处理含多种污染物的复杂体系时,常规膜难以避免膜污染和润湿等问题。为提高疏水聚偏氟乙烯(PVDF)膜的膜蒸馏性能,利用贻贝仿生涂层(PCPA)辅助负载氟化二氧化硅(F-SiO_(2))纳米粒子,制备F-Si-PCPA-PVDF超疏水改性膜,对其形貌结构、化学组成和润湿性质进行表征,并通过直接接触式膜蒸馏(DCMD)装置考察其膜蒸馏性能。研究结果表明,F-Si-PCPA-PVDF膜具有高水接触角[(168.8±0.6)°]和低水滚动角(2.8°)。同时,在添加碳酸钙(CaCO_(3))、腐殖酸(HA)、矿物油(MO)和十二烷基硫酸钠(SDS)等典型污染物的模拟海水体系下,表现出优异的抗污染和抗润湿能力。以含有浓度为0.05 mmol/L SDS的模拟海水体系为代表,PVDF膜的通量在8 h连续膜蒸馏过程中下降24.27%,相比之下,F-Si-PCPA-PVDF膜保持(26.97±0.49)kg/(m^(2)·h)的稳定通量,且截盐率始终维持在99.99%以上。 展开更多
关键词 膜蒸馏 超疏水 喷涂改性 贻贝仿生涂层
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基于碳纳米管的超疏水多功能织物的制备
7
作者 蓝方婕 徐丽慧 +5 位作者 施小淋 邵团团 吴国琳 李玉朝 张伟俊 王忠坚 《印染》 北大核心 2026年第2期1-6,共6页
基于碳纳米管(CNT)构造粗糙结构并结合低表面能物质聚二甲基硅氧烷(PDMS),成功制备了超疏水多功能涤纶织物。对织物形貌、结构及性能进行研究发现:PDMS的交联作用可成功将碳纳米管负载于涤纶织物上,整理涤纶织物表面呈现微观粗糙结构形... 基于碳纳米管(CNT)构造粗糙结构并结合低表面能物质聚二甲基硅氧烷(PDMS),成功制备了超疏水多功能涤纶织物。对织物形貌、结构及性能进行研究发现:PDMS的交联作用可成功将碳纳米管负载于涤纶织物上,整理涤纶织物表面呈现微观粗糙结构形貌,静态接触角达167°,具有良好的自清洁与防污性能,电导率达到1.95S/m,在0~20kPa压力范围内的传感灵敏度达6.05kPa-1,能稳定响应压力变化;对柴油-水和CCl4-水混合体系的油水分离效率分别达96.2%和95.8%。该织物在防护、柔性传感器件、油水分离等领域具有潜在应用价值。 展开更多
关键词 碳纳米管 超疏水 多功能性能 传感 油水分离 涤纶
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基于纳秒激光与正十二硫醇化学修饰法的超疏水铜表面制备及其性能表征
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作者 刘磊 姜根柱 +1 位作者 章金鑫 黄晨峻 《陕西科技大学学报》 北大核心 2026年第2期116-123,133,共9页
超疏水表面因其优异的防污、自清洁、抗结冰及耐腐蚀性能,在航空航天、能源、微流控及生物医用等领域具有广泛的应用前景.本研究采用纳秒激光刻蚀结合正十二硫醇化学修饰的方法,在紫铜基表面构建了“笋尖”状微纳结构,系统探讨了激光扫... 超疏水表面因其优异的防污、自清洁、抗结冰及耐腐蚀性能,在航空航天、能源、微流控及生物医用等领域具有广泛的应用前景.本研究采用纳秒激光刻蚀结合正十二硫醇化学修饰的方法,在紫铜基表面构建了“笋尖”状微纳结构,系统探讨了激光扫描次数对表面形貌及润湿性能的影响.结果表明,扫描次数对微结构的高度、粗糙度及排列规律具有显著的非线性调控作用.当扫描次数处于3~7次时,表面接触角均大于160°、滚动角小于5°,表现出优异的超疏水性能,其中5次扫描的样品性能最佳.耐磨损测试结果显示,经过6轮磨损循环后接触角仍保持在130°以上;自清洁实验表明,液滴能够有效去除表面污染物;稳定性测试表明,储存120天后接触角仍高于153°.该方法无需复杂掩膜工艺,加工效率高,所得表面在自清洁及耐久性方面表现优异,为高性能金属超疏水表面的制备与应用提供了参考. 展开更多
关键词 紫铜 纳秒激光刻蚀 超疏水表面 扫描次数 耐久性
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涂布法制备超疏水滤纸及其油水分离性能研究
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作者 郝站华 谢思琪 +2 位作者 贾梦珂 杜语臻 王玉峰 《印刷与数字媒体技术研究》 北大核心 2026年第1期179-186,共8页
为了提高滤纸的疏水性,本研究制备了超疏水滤纸。首先采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对纳米二氧化硅进行疏水改性,然后与乙基纤维素混合后得到疏水涂料,最后通过涂布法涂覆在滤纸表面。采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪... 为了提高滤纸的疏水性,本研究制备了超疏水滤纸。首先采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对纳米二氧化硅进行疏水改性,然后与乙基纤维素混合后得到疏水涂料,最后通过涂布法涂覆在滤纸表面。采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜对超疏水滤纸的化学组成和表面结构进行了表征,并对其润湿性能、物理性能以及油水分离性能进行了研究。结果表明,超疏水滤纸的表面能显著下降,表面形成了微观粗糙结构,水接触角达到154.2°、滑动角为4°,具备了超疏水性能。制备的超疏水滤纸的抗张强度、耐折度和耐破度都有明显提高,增加了其耐用性和可靠性。超疏水滤纸具有良好的油水分离能力,分离效率超过99%。该制备过程工艺简单、操作灵活,保持了滤纸的可生物降解性能,拓展了滤纸的应用范围,为全降解油水分离材料的制备提供了一种新的便利途径。 展开更多
关键词 超疏水 乙基纤维素 二氧化硅 滤纸 油水分离
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纳米二氧化钛基超疏水表面的构建及其应用
10
作者 赵强 江阳 +2 位作者 刘正江 董奇 张宏 《毛纺科技》 北大核心 2026年第1期135-142,共8页
为克服传统超疏水材料机械稳定性差、环境适应性弱及含氟依赖性强等局限,综述纳米TiO2基超疏水表面的研究进展,系统比较溶胶-凝胶法、沉积法、喷涂法等构建策略的优劣;阐明表面粗糙度调控、低表面能修饰及光催化活性对性能的影响机制;... 为克服传统超疏水材料机械稳定性差、环境适应性弱及含氟依赖性强等局限,综述纳米TiO2基超疏水表面的研究进展,系统比较溶胶-凝胶法、沉积法、喷涂法等构建策略的优劣;阐明表面粗糙度调控、低表面能修饰及光催化活性对性能的影响机制;重点评述其在自清洁、油水分离、防腐等领域的应用优势;指出当前存在光催化活性导致修饰层降解、纳米颗粒易团聚及工艺依赖含氟试剂/高能耗等问题。未来需开发动态键合自修复结构、无氟改性剂及低温组装技术,以推动工程化应用。 展开更多
关键词 二氧化钛 超疏水 接触角 表面粗糙度 溶胶-凝胶法 沉积法 喷涂法
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环保可回收型超疏水防冰材料的制备与性能研究
11
作者 孙建文 聂永杰 +5 位作者 彭晶 马御棠 王一帆 曹占国 郑子恒 王鹏 《绝缘材料》 北大核心 2026年第3期40-49,共10页
为应对绝缘子覆冰引发的绝缘与力学性能劣化及雷击风险,本研究开发了环保可回收超疏水材料(DGEAC/SiO_(2)-POTS)。首先通过溶胶凝胶法水解得到SiO_(2),经正辛基三乙氧基硅烷(POTS)改性SiO_(2)颗粒,再与多官能团聚酯(DGEAC)混合,经相分... 为应对绝缘子覆冰引发的绝缘与力学性能劣化及雷击风险,本研究开发了环保可回收超疏水材料(DGEAC/SiO_(2)-POTS)。首先通过溶胶凝胶法水解得到SiO_(2),经正辛基三乙氧基硅烷(POTS)改性SiO_(2)颗粒,再与多官能团聚酯(DGEAC)混合,经相分离技术在绝缘子表面构建微米/微米/纳米三层分级结构的超疏水涂层。结果表明:超疏水涂层接触角为162.2°、滚动角小于5°;分别经400次砂纸磨损、100次胶带剥离、酸/碱溶液腐蚀后涂层仍保持超疏水性;经15次高低温循环交变测试后涂层仍具有疏水效果。相比裸露绝缘子,超疏水涂层-20℃下结冰时间延长5.6倍,覆冰粘附力降至28.7 kPa。创新引入动态共价键酯交换机制,借助乙二醇实现了SiO_(2)-POTS颗粒高效回收且颗粒性能稳定。超疏水涂层体积电阻率大于2.8×10^(14)Ω·cm,闪络电压最高达到22.94 kV。该材料兼具防冰性、耐久性、可回收性与电气安全性,为输电设备提供绿色防冰方案。 展开更多
关键词 超疏水涂层 可回收材料 动态共价键 纳米二氧化硅 防冰
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超疏水减阻表面制备与应用研究进展
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作者 崔梓轩 侯现会 +1 位作者 董树亮 安立宝 《表面技术》 北大核心 2026年第2期151-181,共31页
流体介质中运动体的阻力优化成为多学科交叉的前沿研究领域。研究表明,船舶和水下航行器的摩擦阻力分别占总阻力的50%和70%,不仅增加了燃料消耗和碳排放,还限制了深海探测等技术的发展。超疏水表面因其独特的微纳米结构和优异的疏水性能... 流体介质中运动体的阻力优化成为多学科交叉的前沿研究领域。研究表明,船舶和水下航行器的摩擦阻力分别占总阻力的50%和70%,不仅增加了燃料消耗和碳排放,还限制了深海探测等技术的发展。超疏水表面因其独特的微纳米结构和优异的疏水性能,显著降低了流体与固体表面的摩擦阻力,为减阻技术开辟了新方向。本文系统综述了超疏水表面减阻技术的最新进展,涵盖以下四个方面:首先,从理论层面解析超疏水表面的减阻机理,重点探讨空气层稳定性和滑移效应对减阻的影响;其次,详细阐述超疏水表面的制备技术,如化学蚀刻、激光加工、电沉积、模板法等,分析其优缺点,并总结主流测试方法,包括速度测量法、直接测力法、扭矩测量法和压降测量法;再次,归纳超疏水表面在船舶、管道输送、微流控芯片及医疗设备等领域的应用案例,展示其在提升能源效率、降低运营成本及推动绿色转型中的潜力;最后,结合当前技术挑战,展望了超疏水表面减阻规模化应用的前景。 展开更多
关键词 超疏水表面 流体 减阻 微纳结构 滑移效应 气液界面
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适用于光伏组件表面的二氧化硅超疏水薄膜制备及性能研究
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作者 王浩竹 刘逸飞 +3 位作者 尚琛博 李浩义 李乐 蔡彬彬 《太阳能学报》 北大核心 2026年第3期760-767,共8页
为获得适用于光伏组件表面的二氧化硅(SiO_(2))超疏水薄膜,采用改进的Stober法制备MTES/TEOS杂化溶胶,并添加不同质量的HMDS进行疏水改性,最终通过浸渍法制备得到SiO_(2)薄膜。针对制备所得薄膜,开展形貌结构、光学性能、表面性质和自... 为获得适用于光伏组件表面的二氧化硅(SiO_(2))超疏水薄膜,采用改进的Stober法制备MTES/TEOS杂化溶胶,并添加不同质量的HMDS进行疏水改性,最终通过浸渍法制备得到SiO_(2)薄膜。针对制备所得薄膜,开展形貌结构、光学性能、表面性质和自清洁性能测试,同时进行薄膜的人工加速老化试验并测试得到薄膜性能的变化情况。结果表明,当HMDS/SiO_(2)=3时,薄膜透光率为92.30%,水接触角可达165.28°,表面能仅为1.06 mJ/m^(2),自清洁效果优异,1500 h的光老化及高温老化造成的透光率和水接触角的变化程度小于5%。薄膜的综合性能满足光伏组件表面的应用需求,在光伏领域的应用前景广阔。 展开更多
关键词 超疏水 薄膜材料 光学性能 老化特性 光伏组件
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建筑用Mg-Al-Zn合金超疏水表面构建及其对耐蚀性影响
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作者 夏明月 张长命 《电镀与精饰》 北大核心 2026年第2期105-111,共7页
采用由硫酸铜、氯化钠、柠檬酸与磷酸配制的环保型溶液对建筑行业常用的Mg-Al-Zn合金进行化学刻蚀,并优选刻蚀时间,然后采用全氟辛基三乙氧基硅烷与乙醇混合溶液进行表面修饰,再经过高温烘烤,成功构建了Mg-Al-Zn合金超疏水表面。借助扫... 采用由硫酸铜、氯化钠、柠檬酸与磷酸配制的环保型溶液对建筑行业常用的Mg-Al-Zn合金进行化学刻蚀,并优选刻蚀时间,然后采用全氟辛基三乙氧基硅烷与乙醇混合溶液进行表面修饰,再经过高温烘烤,成功构建了Mg-Al-Zn合金超疏水表面。借助扫描电镜和能谱仪观察并分析了刻蚀+修饰+烘烤后Mg-Al-Zn合金的形貌和表面成分,采用红外光谱仪和电化学工作站测试了红外光谱和耐蚀性。结果表明:刻蚀时间较短或过长时,经过表面修饰和烘烤无法使Mg-Al-Zn合金表面形成均匀的微纳米分级结构,虽然处理后Mg-Al-Zn合金表面呈现疏水性,但耐蚀性不太理想。经过1 min刻蚀+表面修饰120 min+120℃烘烤10 min,Mg-Al-Zn合金表面形成均匀的微纳米分级结构,呈现超疏水性,其耐蚀性与未处理的Mg-Al-Zn合金相比提高。 展开更多
关键词 超疏水表面 Mg-Al-Zn合金 耐蚀性 化学刻蚀 表面修饰
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仿巨柱仙人掌的带肋超疏水圆柱绕流的减阻
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作者 巩晓龙 姚朝晖 《中国科学院大学学报(中英文)》 北大核心 2026年第1期23-32,共10页
圆柱结构广泛应用于海洋工程,其尾流旋涡脱落产生的波动阻力可能导致涡激振动,影响设备的稳定性。减小圆柱绕流阻力有助于抑制涡激振动,利用仿仙人掌肋和超疏水涂层减阻是近年来发展出的两种高效控制方法,本文结合这两种方法开展水下圆... 圆柱结构广泛应用于海洋工程,其尾流旋涡脱落产生的波动阻力可能导致涡激振动,影响设备的稳定性。减小圆柱绕流阻力有助于抑制涡激振动,利用仿仙人掌肋和超疏水涂层减阻是近年来发展出的两种高效控制方法,本文结合这两种方法开展水下圆柱绕流减阻的实验。实验结果显示,表面肋能够减小圆柱的阻力,在此基础上叠加超疏水表面可实现进一步减阻。表面肋延长回流区长度而超疏水表面缩短回流区长度,通过本征正交分解计算相位平均流场发现,相较于亲水圆柱,超疏水表面使圆柱尾流剪切层缩短、旋涡卷起更靠近圆柱,从而使回流区长度缩短。总体而言,表面肋和超疏水涂层的结合有效降低了圆柱绕流阻力,为流动控制和减阻技术提供了潜在应用。 展开更多
关键词 流动减阻 仿仙人掌肋 超疏水 回流区 涡结构
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化学刻蚀+阳极氧化+热处理法制备TC4钛合金超疏水表面用于耐腐蚀性研究
16
作者 郑威威 刘长松 +2 位作者 展玉珍 贾靖龙 章志勇 《表面技术》 北大核心 2026年第2期15-23,共9页
目的通过提高钛合金表面的疏水性,增强抗腐蚀能力,降低钛合金在海洋环境中由于腐蚀行为产生的氢脆风险,提高钛合金构件的使用寿命。方法首先采用化学刻蚀法在钛合金表面制备微米级粗糙结构,随后采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管,并进... 目的通过提高钛合金表面的疏水性,增强抗腐蚀能力,降低钛合金在海洋环境中由于腐蚀行为产生的氢脆风险,提高钛合金构件的使用寿命。方法首先采用化学刻蚀法在钛合金表面制备微米级粗糙结构,随后采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管,并进行热处理,实现表面由亲水到疏水的润湿性转变。采用SEM、EDS、XRD、接触角测量仪、粗糙度轮廓分析仪对其表面微观形貌、成分、润湿性能和粗糙度进行表征。结果化学刻蚀形成微米级金字塔结构,阳极氧化生成纳米级二氧化钛纳米管,二者共同构建了阶层微纳结构。此外,与原始钛合金相比,表面接触角增加到156°,开路电位值正移至0.09 V(vs.SCE),维钝电流密度由5.38×10^(−5)A/cm^(2)降低至4.39×10^(−8)A/cm^(2)。同时,试样的电荷转移电阻在阳极氧化后增加到1.42×10^(6)Ω·cm^(2),并且热处理后,电荷转移电阻进一步提高到2.46×10^(7)Ω·cm^(2),耐腐蚀性能显著提高。结论通过在钛合金表面进行简单的刻蚀和氧化等方法,无需低表面能物质修饰,即可获得超疏水表面,最终实现提高钛合金表面耐腐蚀性能的目的。 展开更多
关键词 耐腐蚀 超疏水 二氧化钛纳米管 阳极氧化 热处理
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CS-TiO_(2)-ODA超疏水涂层的制备及用于油水分离研究
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作者 金磊 陈光黎 +1 位作者 吕早生 黄艳芬 《化工新型材料》 北大核心 2026年第4期239-243,253,共6页
超疏水棉织物因优异的拒水性能而被广泛应用。然而,大多数超疏水棉织物由氟化物或硅烷化学品制成,亟待利用环境友好的原材料开发多功能超疏水棉织物。以壳聚糖(CS)、二氧化钛(TiO_(2))和十八胺(ODA)为原料,制备了CS-TiO_(2)-ODA超疏水... 超疏水棉织物因优异的拒水性能而被广泛应用。然而,大多数超疏水棉织物由氟化物或硅烷化学品制成,亟待利用环境友好的原材料开发多功能超疏水棉织物。以壳聚糖(CS)、二氧化钛(TiO_(2))和十八胺(ODA)为原料,制备了CS-TiO_(2)-ODA超疏水棉织物。实验表明,该棉织物显示出优异的超疏水特性,水接触角(WCA)为158.5°。采用扫描电子显微镜、热重分析仪等研究了CS-TiO_(2)-ODA超疏水材料的性能,发现其超疏水表面表现出良好的耐酸碱和耐磨性,在10次摩擦循环后,WCA保持在150°。此外,CS-TiO_(2)-ODA超疏水涂层具有良好的自清洁性能,可用于油水分离,在含油废水处理中具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 超疏水 二氧化钛 壳聚糖 油水分离
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TiO_(2)/HWCNTs光热超疏水复合涂层防覆冰/除冰性能
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作者 郭贵静 王优强 +2 位作者 张海洋 徐莹 安恺 《表面技术》 北大核心 2026年第2期221-232,277,共13页
目的应对结冰现象带来的挑战,开发新型高效、节能、环保的防覆冰/除冰表面技术。方法制备了TiO_(2)/HWCNTs光热超疏水复合涂层,其具备优异化学和机械稳定性并用于表面防覆冰/除冰。采用扫描电子显微镜与激光共聚焦显微镜观察涂层表面微... 目的应对结冰现象带来的挑战,开发新型高效、节能、环保的防覆冰/除冰表面技术。方法制备了TiO_(2)/HWCNTs光热超疏水复合涂层,其具备优异化学和机械稳定性并用于表面防覆冰/除冰。采用扫描电子显微镜与激光共聚焦显微镜观察涂层表面微观形貌。同时,利用傅里叶变换红外光谱分析表面化学组成的变化,并通过接触角测量评估其润湿性能的改变。通过系统研究涂层的润湿性、光热转换效率和防覆冰/除冰性能等关键指标,最终确定了TiO_(2)/HWCNTs的最佳质量配比。在此基础上,对该最优配比涂层的综合性能进行了全面表征,重点考察了其光热转换特性、防覆冰/除冰效果、防污能力、自清洁性能等关键功能特性。结果当TiO_(2)/HWCNTs的配比(质量比)为1∶1时,涂层表面的超疏水性最优,接触角高达157°。涂层具备优异的光热转换效率,照射200 s涂层表面温度升至79.9℃(一个太阳光强度下);所制备涂层的结冰时间为1135 s,相较于基板延长了19.57倍,而光热除冰时间为42 s,比基板缩短了316 s,表现出显著的表面防覆冰和光热除冰能力。同时,该涂层表面还展现出优异的防污与自清洁性能。结论通过构建TiO_(2)/HWCNTs光热超疏水复合涂层体系,为解决极端环境下材料的防覆冰与高效除冰难题提供了创新性解决方案。该研究不仅从材料成分优化和微纳结构调控的角度,揭示了光热转换与超疏水性能的协同作用机制,更为开发兼具长效稳定性与环境适应性的多功能防覆冰涂层开辟了新途径。研究结果为突破传统防覆冰/除冰技术能耗高、效率低的瓶颈提供了重要的理论支撑和技术参考,对推动航空航天、极地装备等领域的防冰技术发展具有重要的科学意义和应用价值。 展开更多
关键词 超疏水表面 光热材料 防覆冰涂层 主动除冰 防污 自清洁材料
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电力设备用碳纳米管掺杂超疏水散热涂层的制备及性能研究
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作者 张劲光 李璐 +3 位作者 赵胜男 陈智 王晟 朱仕惠 《涂料工业》 北大核心 2026年第4期43-48,53,共7页
【目的】电力设备长期运行过程中的发热问题严重威胁电网的安全稳定性,亟需发展兼具高效散热与表面防护功能的新型功能涂层技术。【方法】通过在超疏水涂层体系中引入具有高热导率、高发射率的碳纳米管(CNTs)填料,制备了一种兼具优异散... 【目的】电力设备长期运行过程中的发热问题严重威胁电网的安全稳定性,亟需发展兼具高效散热与表面防护功能的新型功能涂层技术。【方法】通过在超疏水涂层体系中引入具有高热导率、高发射率的碳纳米管(CNTs)填料,制备了一种兼具优异散热性能与自清洁功能的超疏水散热涂层,系统研究了涂层的热物理性能、电气绝缘特性及环境稳定性。【结果】当碳纳米管质量分数为5%时,涂层的热导率达到2.29 W/(m·K),发射率保持在95%左右;在相同条件下能够显著降低金属罐内部变压器油的温度,验证了其优良的散热能力。同时,涂层表现出优异的超疏水性(接触角>150°,水的滚动角≤2°,正十六烷滚动角≤8°)、自洁性、附着力、耐候性和防污闪性能,满足电力设备表面长期稳定运行要求。【结论】所制备的超疏水散热涂层在保障电气绝缘性能的同时,实现了高效散热与表面防护功能的一体化,为提升电力设备运行可靠性提供了新的技术途径。 展开更多
关键词 散热涂层 超疏水涂层 碳纳米管 电力设备
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SiO_(2)/PMMA超疏水透明复合涂层的制备及性能
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作者 聂川淇 董富垚 +5 位作者 郭子薇 程龙 杨乃亮 刘克松 于存明 江雷 《高等学校化学学报》 北大核心 2026年第1期143-152,共10页
采用浸渍涂覆工艺,通过调控SiO_(2)纳米粒子浓度、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)浓度及二氯甲烷(CH2Cl2)溶剂配比,制备了高性能SiO_(2)/PMMA超疏水透明复合涂层.利用接触角测量仪与紫外-可见分光光度计表征了样品,结果表明,当SiO_(2)纳米粒子... 采用浸渍涂覆工艺,通过调控SiO_(2)纳米粒子浓度、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)浓度及二氯甲烷(CH2Cl2)溶剂配比,制备了高性能SiO_(2)/PMMA超疏水透明复合涂层.利用接触角测量仪与紫外-可见分光光度计表征了样品,结果表明,当SiO_(2)纳米粒子浓度为6.25 g/L时,涂层的超疏水性能与透明性可实现最优平衡,静态接触角达(160.8±1.1)°,550 nm波长透光率超90%.实验表征与机理分析显示,该浓度下纳米颗粒构建的微纳结构与聚合物基体形成协同效应,这既满足超疏水Cassie-Baxter态的表面粗糙度需求,又规避了过量颗粒累积引发的米氏散射,保持超疏水高透明性.该方法具有原料易得、工艺简便及适用性广等特点,制备的超疏水透明涂层展现出优异的自清洁性能,在光学器件表面防护及光伏组件自清洁领域具有广阔的应用潜力. 展开更多
关键词 超疏水 透明 SiO_(2)/PMMA复合涂层 自清洁
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