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凹凸棒液体灌注表面在防腐蚀、防污及防结冰中的应用

2020年07月21日 点击:

具有仿“猪笼草”效应的液体罐注多孔表面在防腐蚀、防结冰防雾、抗菌防污、油水分离等领域有着广泛得应用。诸多研究成果表明,建立分层多孔结构的超疏水表面是制备液体灌注表面的有效策略。然而,分层多孔结构的超疏水表面孔的制备过程复杂,且超疏水表面机械性能差导致液体灌注表面耐久性差。如何简便、高效构建具有较强耐久性、多功能性的液体灌注多孔表面是材料科学领域的研究热点。


近期,西北师范大学李健点击查看介绍课题组利用具有天然多孔结构的凹凸棒石简易制备了具有微纳米孔道结构的液体灌注表面,避免了传统超疏水表面复杂的制孔过程。由于凹凸棒石表面具有丰富的反应性羟基,表面的羟基一部分和十八烷基三甲氧基硅烷结合,另一部分和无机磷酸铝胶结合形成了稳定的、牢固的结构并有效提高了凹凸棒石与基底之间的机械粘结强度。所制备的超疏水凹凸棒表面表现出稳定的机械耐久性,即使在经过砂纸磨损及沙子冲击试验后,仍然能够保持较为稳定的超疏水性质。在利用硅油进行液体灌注后,所获得的液体灌注表面对多种有机液体也能表现出较好的防污性。除此之外,该表面浸泡在3.5 wt %的NaCl溶液中也表现出较为稳定防腐蚀性能,即使在浸泡7天后仍然具有优良的防腐蚀性能。更重要的是,该表面在低温环境下具有出色的防结冰性能,即使在经过多次拉拔循环后也表现出较为稳定的防结冰性能。同时,科研人员还对超疏水凹凸棒表面及液体灌注表面的防结冰性能及作用机制进行了探讨。与以往的报道相比,所制备的凹凸棒液体灌注表面具有制备简单、成本低廉和环境友好等优点。而且这种简便的方法在不同的材质基底具有优异的普适性,不会受材质基底类型的限制。此项研究在扩大液体灌注表面用于保护各种材料的实际应用方面发挥了重要作用。

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这一研究成果发表于Chemical Engineering Journal 上。


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