气相法沉积Ag/聚合物复合薄膜及其抗菌性能

将Ag Cl晶体和聚四氟乙烯(PTFE)粉末(质量比1∶1)混合物作为靶材,分别在石英玻璃、单晶硅片、聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃(PMMA)和镀铝聚酯膜基底上,通过低功率电子束蒸发法沉积一定厚度的含Ag/聚合物复合薄膜。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X线光电子能谱仪(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)分析薄膜成分、结构和表面形貌,运用接触角测试仪评估薄膜表面的疏水性,采用琼脂扩散法测试其抗菌性能。结果表明:复合薄膜厚度约为490 nm,表面存在明显的两相结构,即以CC、C—C、C—CFn、C—F、—CF2基团形成的聚合物基膜里分散着纳米Ag和Ag Cl颗粒;石英和硅片基底上复合薄膜的接触角分别为108.41°和104.38°,表现为疏水性,对标准菌株金色葡萄球菌和大肠杆菌都具有明显的抗菌效果,其中对金色葡萄球菌的抗菌能力比大肠杆菌更显著。     

电化学刻蚀及类金刚石薄膜对2024铝合金疏水性能影响

材料表面的疏水性决定了其耐蚀及防污性能.采用电化学刻蚀技术在2024铝合金表面制备具有微-纳米尺寸的粗糙结构,再利用等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备类金刚石薄膜,采用半球法计算刻蚀及镀膜后的接触角,利用扫描电镜观察刻蚀后的表面形貌,研究刻蚀电流密度及刻蚀时间对薄膜疏水性能的影响机制.结果表明,电化学刻蚀能够明显改善2024铝合金的表面疏水性.本实验范围内,刻蚀时间为100 s且电流密度为2.6 A/cm2时,试样表面微/纳浮突结构相对均匀,疏水性能较高;镀DLC膜后,表面自由能为32.32 mN/m,仅为基体的一半;低自由能进一步提高铝合金表面疏水性能.     

DBD-PECVD法制备高疏水性氟碳聚合物(a-C:F)薄膜的研究

以C4F8为放电气体,利用介质阻挡放电化学气相沉积(DBD-PECVD)法制备了氟碳聚合物(a-C:F)薄膜.使用FTIR、AFM、接触角测量仪、台阶仪对a-C:F薄膜进行了表征,研究了放电压力及沉积时间对a-C:F薄膜的沉积速率、均方根表面粗糙度(RMS)和a-C:F薄膜疏水性的影响.实验结果表明,薄膜的沉积速率随放电压力的升高而增大,最大值为193 nm·min-1;当放电压力较低时,薄膜的RMS值小于1.0 nm;放电压力较高时,薄膜的RMS值大于100 nm.无论是改变放电压力还是沉积时间,a-C:F薄膜均表现出很强的疏水特性,最大接触角(以普通滤纸为基底)可达137°.a-C:F薄膜的表面粗糙度是影响a-C:F薄膜疏水性的重要因素.     

射频磁控溅射制备CuAlO_2薄膜及性能表征

利用Al(OH)3和Cu2O高温固相反应烧结制备的靶材,采用射频磁控溅射法,在玻璃基片上制备非晶CuAlO2薄膜.薄膜的表面均匀,颗粒大小约为50 nm,可见光范围内透射率为60%,平均折射率达2.0,直接带隙为3.86 eV.随着在紫外光源下曝光时间的增加,薄膜的接触角从96.3°减小到87.5°,薄膜仍呈现出良好的疏水性.     

在辉光放电电解等离子体处理的铜基表面上接枝硬脂酸制备超疏水材料

利用辉光放电电解等离子体技术对铜基底表面进行活化,再经硬脂酸修饰,得到铜基底超疏水性材料.考查了Na2SO4浓度、放电电压、放电时间、硬脂酸-甲醇溶液浓度、接枝时间以及接枝温度对超疏水表面性能的影响.用接触角仪、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)对铜表面的润湿性、表面元素组成及结构进行了表征和分析.结果表明,经修饰的铜基底表面具有良好的疏水性,接触角高达155.30°,滚动角小于5°,且稳定性良好.     

木材表面SiO2/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜的构建

【目的】为获得具有良好机械耐磨性的超疏水木材,构建了木材表面SiO₂/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜。【方法】采用两步法在木材表面构建有机/无机复合超疏水涂层,在木材基底预置透明环氧树脂底层以覆盖木材表面天然微沟槽结构,然后构建SiO₂/环氧树脂/氟硅烷(FAS)复合超疏水薄膜。采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及傅里叶红外光谱仪对超疏水涂层的微观形貌和化学组成进行表征,并测试其疏水、疏油和机械耐磨性能。【结果】木材表面复合超疏水涂层具有精细的微/纳米二元粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS,使木材表面不仅具有良好的超疏水性能(水静态接触角为153°,滚动角低于4°),而且疏油(乙二醇接触角为146°,滚动角低于11°); 经砂纸多次磨擦后木材表面水接触角和滚动角基本不变,超疏水性能保持稳定,超疏水涂层的微纳米结构及疏水物质依然保留,表现出良好的机械耐磨性。【结论】有机/无机复合超疏水涂层体系中,环氧树脂由于黏结作用使得SiO₂纳米粒子与木材基底形成牢固的结合,从而赋予涂层良好的机械稳定性。     

疏水性聚酯薄膜的制备及表面形貌分析

利用NaOH溶液化学刻蚀聚酯薄膜成功制得疏水性薄膜.研究了聚酯在碱性溶液中发生水解反应时外界条件对刻蚀结果的影响规律,分析了外界化学条件引起表面微观物理形貌的变化及其所对应的表面特性.结果表明,薄膜经pH为12的碱液在40℃下超声刻蚀5 min左右,并用无水乙醇浸泡,可达到与水接触角120°以上的疏水效果.     

电弧离子镀沉积碳膜的结构和疏水性能

为了研究脉冲偏压对薄膜结构和疏水性能的影响,采用电弧离子镀技术在不锈钢和硅基底材料上沉积了纯碳薄膜,在保持直流偏压、频率和占空比等工艺参数稳定的情况下,在不同脉冲偏压下制备获得纯碳薄膜.分别利用X线衍射仪、X线光电子能谱、扫描电镜、摩擦磨损仪和接触角测量仪对薄膜样品的微观结构、表面形貌、摩擦系数和疏水性能进行测试.结果表明:沉积所得纯碳薄膜均呈非晶态,随着脉冲偏压的升高,纯碳薄膜表面形貌质量先变好再变坏;摩擦系数先变小后变大,但变化幅度不大;接触角先减小后增大.脉冲偏压为300 V时,样品表面形貌最平整,摩擦系数最小,为0.192;在脉冲偏压为500V时,纯碳薄膜样品的接触角平均值最大,为102.53°,疏水性能最好.     

超声沉积法制备ZnO薄膜对腐败希瓦氏菌生物被膜的抑制性能

分别以ZnCl_2和Zn(NO_3)_2为原料,采用超声沉积法在Ti片表面制备了ZnO薄膜,所得ZnO为六方纤锌矿型ZnO,反应物种类及超声时间影响ZnO薄膜的微观形貌.超声时间为3 h时,以ZnCl_2为原料制得的ZnO薄膜表面沉积层较厚,部分ZnO以纳米丝形式存在,且堆积松散;以Zn(NO_3)_2为原料的ZnO薄膜表面沉积层较薄,ZnO多以纳米颗粒形式存在,松散堆积于基底表面,少数颗粒呈纳米棒状.以Zn(NO3)2为原料,超声时间延长至6 h时所得的ZnO薄膜表面沉积量增大,部分ZnO呈纳米棒形式,颗粒不规则堆积于基底表面,相互间呈丝网状链接.经硬脂酸-乙醇疏水改性48 h后,钛片及ZnO薄膜均由亲水性转变为疏水性.由于以Zn(NO_3_)2为原料超声3 h得到的薄膜疏水性强于同等条件ZnCl_2为原料得到的薄膜,其抑制水产品腐败希瓦氏菌生物被膜的性能高于后者,而由于超声时间延长至6 h的样品表面ZnO附着量增大,其抗菌性能的发挥使样品对生物被膜的抑制性能更优.     

新型含氟聚合物的制备及其表面润湿性能研究

通过酯化反应制备了一种含有苯环间隔基的含氟丙烯酸酯单体,随后采用自由基聚合合成了新型含氟聚合物PFBA和对比样品聚合物PFA,采用傅里叶红外光谱和氢核磁光谱验证了其化学结构,通过接触角测试研究间隔基对聚合物表面润湿性能的影响.结果显示,PFA膜的初始接触角为117.4°,PFBA膜的初始接触角为109.9°;随着接触时...     

表面的超疏水性对生物防污效果的影响

以SU-8负性光刻胶为原料,采用传统光刻法制备微型柱子结构,在此基础上利用商用疏水二氧化硅微球,通过液相沉积法来制备微型柱子分级结构。为了增加上述结构的超疏水性,以全氟辛基三氯硅烷为氟化剂,采用化学气相沉积法对其表面进行了改性。用电子扫描电镜表征了微型柱子和微型柱子分级结构表面的形貌,发现后者的粗糙度较前者增加了。通过测量水滴在表面的接触角和滚动角,比较了不同结构表面的疏水性能。测试了不同结构表面在莱茵衣藻培养液中的防污效果来研究其疏水性能对生物防污效果的影响。实验结果表明,氟化后的微型柱子和微型分级柱子表面均具有优良的超疏水性能,水滴在两表面上的接触角均高于150°,滚动角均小于10°;在微型柱子结构表面引入分级结构后,极大地提高了表面的疏水性能,使水滴在表面的接触角提高7°,滚动角降低4°;表面疏水性能的提高有助于延长表面的生物防污效果。     

改性纳米碳酸钙制备超疏水涂层

通过油酸改性纳米碳酸钙颗粒使其表面由亲水性变成了疏水性,改性后的纳米颗粒与低表面能的有机硅树脂聚二甲基硅氧烷经过混合陈化固化过程后在玻璃表面形成超疏水涂层.实验通过改性后的纳米粒子在聚合物介质上构造纳米/微米尺度的结构表面.用接触角测量仪和扫描电镜分别检测涂层的疏水性能和涂层的表面形态.实验结果表面涂层有优异的自清洁能力,平均静态水接触角达160°滚,动角为6°,涂层表面成功构造了纳米/微米的双重粗糙结构.该方法简单有效具有很大的应用前景.     

B10白铜表面超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

以B10白铜为基底,采用刻蚀、煅烧和表面改性的方法制备了超疏水膜,采用K100-MK2型张力仪测量超疏水膜的接触角,采用扫描电子显微镜观察超疏水膜的表面形貌,采用电化学工作站测试超疏水膜在3.5% NaCl（%表示质量分数）水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,刻蚀、煅烧后的B10白铜样品分别在溶液A中改性5 min、在溶液B中改性12 h后,得到的两种超疏水膜的接触角可分别达到153.2°和151.5°。将两种超疏水膜分别在3.5% NaCl水溶液中腐蚀10 d后,与裸B10白铜相比,仍表现出较好的耐腐蚀持久性。该方法为制备具有抗腐蚀和自清洁性能的超疏水表面提供了一条有效途径,可用于金属材料的表面改性。     

纸浆纤维表面的木素磺酸盐层层自组装疏水改性

为实现纸浆纤维表面的疏水改性,利用木素磺酸盐(LS)与Cu2+层层自组装的方式对纸浆纤维进行了表面修饰.通过X射线光电子能谱分析、原子力显微镜分析以及动态接触角测量的方法对自组装后的纤维表面进行了分析和表征.结果表明:纤维表面S和Cu的含量随着LS与Cu2+的交替组装而增加,说明LS和Cu2+在纤维表面的层层自组装是可行的;随着层层自组装的进行,纤维表面的微细纤维逐渐被木素致密覆盖;表面木素的增加致使AFM相图的平均相位逐渐增大,使表面疏水性提高;纤维的初始接触角随着自组装层数的增加而增大,且一定时间(0.08 s)内接触角的下降速率减小;组装5层木素后,纤维表面的初始接触角由0°提高至104.8,°0.08 s后下降至78.9°,表面由高度亲水性变为具有一定疏水性.由此可得出结论:通过控制SL自组装的层数可以有效且可控地实现纸浆纤维的疏水改性.     

仿生制备氧化锌纳米棒阵列超疏水表面

通过模仿荷叶表面微观结构和表面化学成分的方法,以玻璃为基底在溶液中生长ZnO纳米棒并经表面低自由能化修饰,从而成功制备了ZnO纳米棒阵列超疏水表面.经接触角测量仪表征,该超疏水表面静态水接触角为156°,扫描电镜分析表明所制备的ZnO纳米棒均具有100 nm左右的直径,这种微纳米的复合结构是赋予材料表面超疏水性能的主要因素.最后采用Cassie模型对该超疏水表面的超疏水性能进行了理论分析.     

射频等离子体聚合多层复合薄膜的制备及性能

采用等离子体聚合方法,分别以甲基丙烯酸甲酯、正硅酸乙酯和甲基丙烯酸三氟乙酯为原料制备了3种聚合物薄膜,并利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外可见光谱(UV-vis)和接触角(ContactAngle)等方法研究了不同条件下所得的聚合物薄膜的表面形貌、表面粗糙度、光学透明性及疏水性等性能.研究结果表明:聚甲基丙烯酸甲酯薄膜具有最好的可见光透过率和最佳的表面粗糙度(RMS).聚正硅酸乙酯薄膜的表面粗糙度随射频功率变化不大.聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜在低功率下有较低的表面粗糙度,但随着入射功率的增加,等离子体刻蚀作用使得表面粗糙度增加.SEM照片表明聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面平坦致密无针孔.静态接触角测试结果表明三种聚合物薄膜都有较好的疏水性能,以聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜的疏水性能最佳.利用等离子连续聚合的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯薄膜/聚正硅酸乙酯/聚甲基丙烯酸三氟乙酯3层复合薄膜,并对复合膜的性能进行了表征.     

纳米Cu/SiO2薄膜制备及其性能

采用热蒸发在载玻片和SiO_2衬底上沉积约5. 12 nm的Cu薄膜,再用退火炉分别进行100、200、300、400和500℃等5个温度退火,得到不同温度下的纳米Cu薄膜.用原子力显微镜和紫外-可见分光光度计研究不同退火温度对纳米Cu薄膜表面形貌、粒子分布和光学性质的影响.实验结果表明:当纳米Cu薄膜在载玻片上生长Cu颗粒阵列时,需要将退火温度控制在200℃左右;若使纳米Cu薄膜在SiO_2薄膜表面也能生长Cu颗粒阵列,退火温度比没有沉积SiO_2薄膜的衬底高100℃,此时纳米Cu颗粒对应方均根粗糙度为7. 20 nm、峰高(Skewness)为1. 75,以及偏态(Kurtosis)为5. 67,仅透射率略低9%.这样的Cu颗粒阵列更利于做超结构薄膜与完美吸收的顶层纳米金属颗粒.当退火温度为500℃时,载玻片上生长Cu薄膜的透射率出现一个相对稳定的波段,该工艺条件制备出来的纳米Cu薄膜,可以用来制作一些微型芯片,而SiO_2薄膜表面生长使纳米Cu薄膜对应方均根粗糙度为6. 25 nm、峰高为0. 57,以及偏态为2. 66.这样的Cu颗粒阵列不仅能够做大频率光电波吸收,还可以用作全固态电池中电解质上层的导电层.     

PVA/SiO_2/HMDS薄膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术在玻璃基片表面构筑聚乙烯醇(PVA)纳米纤维网膜,以正硅酸丁酯(TEOS)为硅源,通过气相沉积法向PVA纳米纤维网膜间隙中引入SiO2纳米粒子。然后以六甲基二硅氮烷(HMDS)为修饰剂,对玻璃基片表面PVA/SiO2膜进行疏水改性,从而降低其表面能。利用扫描电镜(SEM),静态水接触角(WCA)等测试手段对在玻璃表面制备的PVA/SiO2/HMDS薄膜进行了表征。结果显示,处理过的玻璃基片具有较高的粗糙度,表面水接触角(WCA)达135.7°,表明其具有很好的疏水性能。而且制备的薄膜疏水性能稳定,耐磨性能好,能够保持较好的透明性。因此在高档室外墙体、汽车挡风玻璃、眼镜片等领域具有潜在的应用前景。     

高密度等离子体增强非平衡磁控溅射沉积Cu膜研究

采用直流非平衡磁控溅射射频等离子体增强电高法在Si衬底上沉积了Cu膜,用扫描电镜（SEM）研究了沉积Cu膜的表面形貌并测得薄膜的厚度,用X射线衍射（XRD）研究了沉积Cu膜的结构,用电子能谱等对Cu膜进行了成分分析．实验结果表明,在该条件下沉积的Cu膜致密,晶粒尺度在100～1000nm,膜基界面比较紧密,没有明显的空洞,并且Cu膜呈（111）织构．通过实验,找到沉积Cu膜的最佳实验参数,并希望这一工艺能应用在集成电路中．     

PVA/SiO2/HMDS薄膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术在玻璃基片表面构筑聚乙烯醇(PVA)纳米纤维网膜,以正硅酸丁酯(TEOS)为硅源,通过气相沉积法向PVA纳米纤维网膜间隙中引入SiO2纳米粒子。然后以六甲基二硅氮烷(HMDS)为修饰剂,对玻璃基片表面PVA/SiO2膜进行疏水改性,从而降低其表面能。利用扫描电镜(SEM),静态水接触角(WCA)等测试手段对在玻璃表面制备的PVA/SiO2/HMDS薄膜进行了表征。结果显示,处理过的玻璃基片具有较高的粗糙度,表面水接触角(WCA)达135.7°,表明其具有很好的疏水性能。而且制备的薄膜疏水性能稳定,耐磨性能好,能够保持较好的透明性。因此在高档室外墙体、汽车挡风玻璃、眼镜片等领域具有潜在的应用前景。