无机盐阴离子对果胶水基润滑液减摩性能的影响

利用微摩擦磨损试验机评价果胶作为水基润滑添加剂的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜分析磨痕表面形貌,并采用能量色散光谱仪分析摩擦磨损机制。同时还考察工业用水中存在的阴离子对含果胶水基润滑液摩擦学性能的影响。结果表明:在去离子水中加入少量的果胶就可显著改善水的摩擦学性能,并且随着果胶添加量的增大,减摩性能得到进一步提高,这主要是由于果胶在表面吸附形成的润滑膜起到良好的减摩效果;不同阴离子对果胶的摩擦学性能具有不同的影响,其影响的实质是盐析作用和吸附作用。     

海洋工程装备表面功能防护材料与技术专栏序言EI北大核心CSCD

进入21世纪以来,海洋经济受到世界各国高度重视,海洋战略已成为我国“十四五”发展战略的重要部分。海洋资源的开发与利用离不开先进海工装备的支持,而高盐、高湿以及高温的海洋环境无疑会加速传统材料的腐蚀速率,严重威胁着海洋工程装备的服役安全。此外,生物污损、摩擦磨损与腐蚀的交互作用大大加重了材料损伤,因而急需探明海洋环境下材料的损伤行为和机理,开发出适应于严苛、复杂海洋环境的先进材料和特种功能防护技术。     

MoS2/WS2复合薄膜的环境适应性和摩擦学性能

湿热大气环境对MoS2润滑薄膜的摩擦学性能有严重的劣化作用。采用非平衡磁控溅射技术成功制备了WS2掺杂MoS2复合薄膜,研究发现,MoS2基体中掺入少量WS2可以诱导MoS2沿（002）晶面择优生长,薄膜结构变得更加致密,显著抑制腐蚀介质的渗透和扩散,使MoS2/WS2复合薄膜展现出高盐雾耐蚀性、小摩擦因数和低磨损率。成分优化的MoS2-1.6%WS2（原子分数）复合薄膜在经历4天的盐雾试验后仅表层被氧化,仍能保持0.16的小摩擦因数和3.80 × 10-6 mm3/（N·m）的低磨损率。     

含氟两亲性聚合物刷构筑及防污应用研究进展

表面接枝聚合物刷是一种改善表面理化性质,防止蛋白质等生物大分子和其他污损生物吸附的有效方法。含氟聚合物由于其强疏水性、低表面能和低表面粘附力等特点,是构建两亲性聚合物刷的理想组分之一。本文概述了含氟两亲性聚合物刷的构筑方法、种类和防污机理,着重介绍了该类涂层在抗蛋白、抗菌、藻类以及其他污损生物吸附方面的最新研究成果,详细分析了含氟两亲性聚合物刷化学组成、表面重构和弹性模量等因素对微相分离行为以及防污性能的影响规律。亲疏水组分比例会对涂层的相分离行为产生影响,改变亲疏水组分比例可以形成不同尺度、不同形貌的相分离结构,进而影响涂层的防污性能。亲疏水组分的连接方式会影响涂层表面的重构行为,实现涂层亲疏水性能的转变,进而实现调控涂层表面的防污行为。从分子设计层面初步揭示了含氟两亲性聚合物刷的防污机理。最后指出构筑新型的多种防污机制协同作用的多功能化含氟两亲性聚合物刷,是未来两亲性聚合物涂层的主要发展方向。     

多尺度强韧化碳基润滑薄膜的研究进展

随着海洋、空间、核能等苛刻环境工况下机械装备的发展,兼具高硬度、高承载能力、良好韧性及优异摩擦磨损性能的强韧化复合碳基润滑薄膜成为类金刚石薄膜的研究重点。文中系统归纳和评述了碳基薄膜的多元/多相复合、梯度多层、纳米多层、微/纳表界面织构化等强韧化关键技术及其强韧化机制。包括纳米晶—非晶复合结构的界面强化效应和晶界滑移强韧化;功能化梯度/多层结构膜基界面匹配、应力缓冲和微裂纹抑制强韧化;纳米晶—非晶类石墨结构、类富勒烯结构以及微/纳表面织构强韧化机制等。这些技术大幅改善了类金刚石薄膜的韧性,提高了薄膜抗疲劳磨损性能,使其能有效应用于水润滑、油润滑、高温、真空、特殊气氛以及沙尘等极端苛刻环境。文中指出强韧化碳基薄膜将向着应对极端苛刻环境的多尺度复合强韧化、适应复杂多变环境的智能化,以及满足未来空间需求的超长寿命方向发展。     

抗菌防霉防腐阻燃一体化纳米涂层应用研究

目的通过特种功能纳米粒子的协同作用以及不同功能涂层的合理配套使用,获得集抗菌防霉、防腐、阻燃和耐磨等多种功能于一体,适用于涉海和航天装备综合防护的多功能纳米涂层材料。方法以环氧树脂为底漆和中间漆的基体树脂,加入多聚磷酸盐和石墨烯复合助剂制备防腐底漆,加入石墨烯和膨胀型阻燃剂为复合阻燃助剂制备阻燃中间漆;以丙烯酸改性聚氨酯为面漆基体树脂,加入吡啶硫酮锌和纳米银抗菌复合助剂以及纳米陶瓷颗粒耐磨助剂,制备抗菌防霉耐磨聚氨酯面漆。将防腐底漆、阻燃中间漆和抗菌防霉耐磨面漆合理搭配,制备多功能一体化综合防护涂层材料。通过铅笔硬度测试、划格法附着力测试、耐冲击强度测试和耐人工老化测试评价纳米涂层的常规性能,通过盐雾测试研究防腐性能,通过燃烧实验研究阻燃性能,通过抗菌防霉实验研究抗菌防霉性能,通过摩擦实验评价其耐磨性能。结果经测试,纳米涂层的硬度为H,附着力为0级,耐冲击强度为50 kg·cm。800 h人工老化试验后,漆膜无明显变化。800 h中性盐雾测试后,基体无腐蚀点。12 s垂直燃烧实验研究发现其平均烧焦长度仅为1 mm,滴落物的续燃时间为0 s。烟密度研究发现纳米涂层240 s的Dm平均值仅为13,抗菌、防霉实验表明该纳米涂层对大部分细菌的抑菌率高达99%,其防霉等级为0级,耐磨性能测试发现涂层的质量损失为32 mg。结论所研制的一体化纳米涂层具有优异的防腐、阻燃、耐磨和抗菌防霉性能,可以在航天航空以及海工设施等特种设备上使用,能够起到综合防护作用。     

石墨烯改性重防腐涂料在世界最高输电铁塔的防腐应用

针对世界第一380 m输电铁塔在临海海洋大气腐蚀环境的防腐耐候需求,设计石墨烯改性重防腐涂料体系 (包括环氧石墨烯防腐底漆、环氧石墨烯阻隔中间漆和氟碳耐候面漆,其中氟碳面漆采用红白相间颜色,具有防腐和航空标识功能) 对输电铁塔进行防护涂装。通过实验室配方优化、石墨烯改性重防腐涂料性能检测和示范工程涂装,最终定型涂料配方体系。同时针对临海环境室外涂装工况,介绍石墨烯改性重防腐涂料在铁塔镀锌管件的施工工艺和施工经验。     

硼掺杂DLC薄膜在海水环境中的腐蚀磨损性能

目的 研究硼（B）掺杂对类金刚石（DLC）薄膜在人工海水介质中耐腐蚀性能和摩擦磨损性能的影响。方法 利用非平衡磁控溅射的方法,通过控制碳化硼靶材和石墨靶材电流,在304不锈钢基底表面沉积了一种无掺杂DLC薄膜和两种不同B含量的DLC薄膜（B的原子数分数分别为7.23%、13.27%）。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦实验机对薄膜的化学成分、显微结构、纳米硬度、结合力及摩擦性能进行研究。通过测试薄膜在人工海水介质中的静态极化曲线和交流阻抗谱以及监测薄膜在摩擦前后和摩擦过程中的开路电位变化,来研究薄膜在人工海水中的摩擦学和耐腐蚀性能。结果 与未掺杂的DLC薄膜相比,掺杂B原子数分数为7.23%的DLC薄膜的硬度和弹性模量变化不明显,但ID/IG增大,与基底的结合力增大到36 N（无掺杂DLC薄膜为20 N）,自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度减小,极化电阻增大,并且在人工海水介质中的摩擦系数降低了10.7%,磨损量降低了37.0%,开路电位大幅升高。掺杂B原子数分数为13.27%的DLC薄膜的摩擦学及耐蚀性能则大幅度下降。结论 在DLC薄膜中掺杂适量的B有助于提高DLC薄膜在人工海水介质中的耐腐蚀性能和磨蚀性能。     

石墨烯基防腐涂层研究进展

自石墨烯发现以来,其优异的导电性、力学性能、热导性、光学性能等吸引了研究学者的广泛关注。此外,石墨烯稳定的sp2杂化结构使其自身具有良好的化学惰性、抗氧化能力和抗渗透性,被认为是一种理想的防腐材料,在金属材料的防腐领域具有非常大的应用前景。基于此,综述了石墨烯防护薄膜和石墨烯/有机涂层在金属腐蚀防护领域的研究进展,并从分散角度阐述了石墨烯的功能化对有机涂层防腐性能的影响;同时归纳了石墨烯的高导电性对有机涂层防护性能的影响以及防护机理。最后展望了石墨烯薄膜和石墨烯有机涂层在金属腐蚀防护应用方面面临的一系列难题以及发展方向。     

石墨烯导电防腐涂料的制备和性能评价研究

目的 制备一种石墨烯基导电防腐涂料,评价和分析涂料的长效防腐机理和导电机制。 方法 以环氧树脂为主要成膜物质,通过导电填料和防腐填料搭配并配方优化,制备新型石墨烯导电防腐涂料。通过基本性能的检测、电化学工作站测试、中性盐雾实验、实地埋样试验及大电流冲击实验,探究导电防腐涂层的防腐机理和失效衍化过程,并考察涂层的电气性能。结果 制备的导电防腐涂料不仅基本性能（附着力、耐冲击性及涂层结合强度）优异,还具有优异的耐水、耐中性盐雾和耐化学品性,经盐雾实验1500 h测试后,涂层完整且湿附着力仍表现良好。电化学系统测试表明,在3.5%NaCl溶液中浸泡60 d后,涂层仍具有较好的防护性能。涂层的体积电阻率和表面接触电阻分别为0.21 Ω×cm和6.32 Ω×cm2。经5 kA大电流冲击试验5次后,未发现涂层开裂、剥落和烧毁等情况,表明若干次大电流冲击对导电防腐涂层无明显影响。 结论 该配方的导电防腐涂料具有较好的耐蚀性及电气性能。