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摘要我们提出了一个可转移的力场(FF),用于模拟线性和环状硅氧烷的块状特性以及在金属有机框架(MOF)中这些物种的吸附。与先前的siloxanes FF不同,我们的FF可以准确地再现大量相中每个物种的蒸气平衡。使用标准的Lorentz-Berthelot结合了MOF框架原子规则,在没有开放金属位点的范围内评估了FF的质量与通用力场结合使用,与分散校正的密度功能理论计算相结合。使用此FF的预测与可用的MOF中的硅氧烷吸附的有限的实验数据相吻合。作为使用FF预测MOF中的吸附性能的一个示例,我们提出了模拟,研究了检查二进制线性和环氧烷混合物在大孔MOF中与结构代码FOTNIN中的熵效应。
冰层积聚是一种普遍存在的自然现象,对广泛的社会系统产生了严重而灾难性的影响。以前对防/除冰技术的研究主要集中在温和的实验室条件下,由于使用寿命短,实际适用性有限。因此,迫切需要开发能够承受复杂环境条件的耐用防/除冰技术。在这项研究中,我们成功配制了一种基于石墨烯的疏水涂层。为了规避与环境不友好的有机溶剂相关的挑战,我们使用石墨烯水浆作为基础材料,随后加入聚乙烯醇-水溶液。将所得溶液进行硅氧烷脲交联聚合物的原位聚合,得到所需的涂层溶液。经过溶液喷涂和干燥过程后,最终获得的产品是疏水导电石墨烯 (HCG) 硅氧烷涂层。 HCG硅氧烷涂层的电导率为66 S/m,仅需10秒即可融化冰滴,而传统涂层则需要20至500秒才能完成相同任务。在芬兰北极圈内的一座高山上进行了整个冬季的综合现场测试,结果表明,该涂层在约310 W/m 2 的功率下具有出色的防冰性能。此外,该涂层在约570 W/m 2 的功率下表现出令人满意的除冰性能,可在约10分钟内成功清除积冰。在整个现场测试过程中,温度经常骤降到20℃,同时风速高达12米/秒。材料特性表明,涂层表面的微纳米结构产生良好的疏水行为,这主要归因于亲水和疏水相互作用引起的相分离。此外,聚乙烯醇分子链和原位聚合硅氧烷脲形成的半互穿结构确保了涂层的强度。© 2023 越南国立大学,河内。由 Elsevier BV 出版这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
一种液体排斥表面,即光滑液体注入多孔表面(SLIPS),通过动态液体/液体/蒸汽接触线运动来排斥液体。[6] 所需的光滑液体必须与接触的液体介质不混溶且不会被其浸出,以避免润滑剂损失和污染。确保此类涂层的长期坚固性及其润湿性能仍然具有挑战性。[7] 因此,需要其他方法来创建具有良好液体排斥性的表面。提出了一种替代策略,即将柔性大分子刷(如 PDMS 和全氟聚醚)共价连接到光滑表面上以排斥液体。[8] 这个想法是,柔性大分子的高流动性使它们能够作为具有广泛表面张力的液体的液体状润滑层。[8c] 由于与表面的共价连接,这些分子结构不会被接触液体溶解或取代。具体而言,涂覆有PDMS刷的表面表现出优异的耐高温处理、光降解甚至刮擦性能。[8a,9] 此外,由于涂层只有几纳米厚,它们是透明的,不影响涂层表面的外观,对导热性影响也很小。PDMS刷的制备可以追溯到1970年,当时Vermeulen等人通过气相反应16小时在玻璃表面沉积了低液体粘附性的PDMS刷层。[10] 然而,从表面接枝聚合物通常基于复杂且耗时的制备程序,限制了它们在实际应用中的使用。McCarthy等人系统地研究了在表面制造PDMS刷的新策略。[11] 他们提出使用二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)作为单体,在硫酸作为催化剂的情况下聚合PDMS刷。 [8a] 用大量溶剂冲洗表面以去除残留的低聚物和酸,将反应溶液(包括 DMDMS、硫酸和异丙醇)干燥一段时间后,在硅(或玻璃)表面形成具有低液体粘附性的 PDMS 刷。与 McCarthy 的方法相比,我们开发了一种更简单的方法,无需催化剂即可将 PDMS 刷接枝到表面上。此外,我们还表征了 PDMS 刷在胶带剥离、超声处理、滴落滑动腐蚀、加热、紫外线降解、酸腐蚀等条件下的稳定性。McCarthy 等人仅研究了在 100°C 下加热的影响。
由于其导热系数如此之高(30 W mK 1 ),因此来源广泛、价格低廉并且适合于批量填充。它应用于目前商业化的TIM(例如导热垫片和导热凝胶)以提高导热系数。然而,传统的热固性Al 2 O 3 /PDMS复合材料在使用过程中容易受损出现裂纹,损坏后材料的导热系数或其他功能会降低。自修复的概念来自于自然生物的愈合过程。材料在自我修复之后可以保持其性能。如果这些TIM具有自修复能力,可以自动修复其受到的损伤,将有助于长期使用以及增强可靠性和耐用性。材料固有的自修复能力主要通过动态可逆键实现,例如二硫键、20,21 Diels-Alder 反应、22,23
由于其导热系数如此之高(30 W mK 1 ),因此来源广泛、价格低廉并且适合于批量填充。它应用于目前商业化的TIM(例如导热垫片和导热凝胶)以提高导热系数。然而,传统的热固性Al 2 O 3 /PDMS复合材料在使用过程中容易受损出现裂纹,损坏后材料的导热系数或其他功能会降低。自修复的概念来自于自然生物的愈合过程。材料在自我修复之后可以保持其性能。如果这些TIM具有自修复能力,可以自动修复其受到的损伤,将有助于长期使用以及增强可靠性和耐用性。材料固有的自修复能力主要通过动态可逆键实现,例如二硫键、20,21 Diels-Alder 反应、22,23
3.3.1 金属化 54 3.3.2 氢化硅烷化 54 3.3.3 有机三烷氧基硅烷的功能化 55 3.3.4 其他方法 56 3.4 桥联聚倍半硅氧烷的溶胶-凝胶处理 58 3.4.1 水解和缩合 58 3.4.2 凝胶化 59 3.4.3 老化和干燥 62 3.5 桥联聚倍半硅氧烷的表征 62 3.5.1 桥联聚倍半硅氧烷的孔隙率 64 3.5.2 孔径控制 65 3.5.3 孔模板 66 3.6 桥联基团对纳米结构的影响 68 3.6.1 表面活性剂模板化介孔材料 68 3.6.2 介晶桥联基团 68 3.6.3超分子组织 70 3.6.4 金属模板 71 3.7 热稳定性和机械性能 71 3.8 化学性质 72 3.9 应用 73 3.9.1 光学和电子学 74 3.9.1.1 染料 74 3.9.1.2 桥联聚倍半硅氧烷中的纳米点和量子点 75 3.9.2 分离介质 75 3.9.3 催化剂载体和催化剂 76 3.9.4 金属和有机吸附剂 77 3.10 总结 78
该项目团队将根据 MIL-PRF-24635、V/VI 型性能要求测试 1K 和 2K 聚硅氧烷涂层。项目的第一阶段(6-12 个月)包括选择一种或多种配方。假设确定了可接受的配方,该过程将转移到现役海军水面舰艇上。涂层将在 6 个月后接受检查。NRL 将为满足所有要求的每种不含 Oxsol 的聚硅氧烷面漆编写实验室性能和船上演示报告。这些将作为涂料制造商提交的资格包的一部分提供给 NAVSEA 05P 的涂料技术授权持有人 (TWH) 进行审查和批准。