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本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层的防腐性能

贾艺凡 , 刘朝辉 , 廖梓珺 , 王飞 , 叶圣天 , 班国东 , 丁逸栋 , 林锐

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.03.027

目的：研究本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层在NaCl溶液中对Q235低碳钢的防腐效果。方法以自制的本征态聚苯胺为防腐颜料，按比例加入填料及助剂，砂磨分散后制备质量分数为0.5%、1.0%及1.5%的本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层。 Q235钢板经砂纸打磨后去油除渍，采用喷涂方式涂覆制备涂层样品。利用扫描电子显微镜观察不同添加量的本征态聚苯胺在环氧有机硅涂层中的分散状态，涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液浸泡不同时间，采用X射线光谱分析涂层浸泡后的物相，并通过开路电位和电化学阻抗谱对比分析涂层的耐腐蚀性能。结果本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层中EB添加量(质量分数)为1.0%时，颗粒分散较均匀且能促进形成致密的氧化钝化膜，浸泡后期的涂层表面微孔电阻值较高(Rpo=3.89×106Ω·cm2)，表现出良好的电化学性能；添加量(质量分数)为0.5%时颗粒分散较稀疏，涂层的阻抗值和拟合电阻值均下降；添加量(质量分数)为1.5%时涂层的阻抗值和拟合电阻值较小，腐蚀速度不断加快。结论本征态聚苯胺添加量(质量分数)为1.0%时，其在环氧有机硅涂层的分散均匀且致密，并在3.5%的NaCl溶液中浸泡后对Q235低碳钢表现出良好的防腐效果。

关键词: 本征态聚苯胺 , 环氧改性硅树脂 , 复合防腐涂层 , 交流阻抗谱 , 开路电位 , 低碳钢

导电聚苯胺的聚合方法及应用研究进展

贾艺凡 , 刘朝辉 , 廖梓珺 , 王飞 , 叶圣天 , 丁逸栋 , 班国东 , 林锐

材料开发与应用

概述聚苯胺作为导电聚合物的不同特性,以及近些年聚苯胺聚合方法的研究进展.与其他导电聚合物相比,聚苯胺优点突出且制备方法众多,本文总结归纳出不同的制备方法,包括化学氧化聚合、电化学聚合、模板聚合、酶聚合作用、等离子体聚合、光致聚合等,且对不同方法制备出的聚苯胺结构性能作介绍.最后,总结不同形态的聚苯胺的制备方法,并简述聚苯胺在不同领域中的应用现状.

关键词: 导电聚合物 , 制备方法 , 聚苯胺

SiO2气凝胶保温隔热材料在建筑节能技术中的应用

王飞 , 刘朝辉 , 叶圣天 , 贾艺凡 , 丁逸栋 , 班国东 , 林锐

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.02.023

SiO2气凝胶是一种三维空间网络结构固体材料，具有低密度、低热导率、高光透过率、高孔隙率以及高比表面积等特性，同时还兼有防火、防水等优良性能，是一种不可多得的轻质、环保、多功能材料，在建筑保温隔热领域有着广阔的应用前景。以建筑节能为目标，简要叙述了对SiO2气凝胶的研究，从制备原材料种类的多样化，以及原材料和干燥成本降低等方面论述了其大规模生产应用的可能性，重点阐述了SiO2气凝胶玻璃、SiO2气凝胶隔热涂料、SiO2气凝胶纤维复合材料以及SiO2气凝胶混凝土和砂浆等在建筑保温隔热方面的应用研究进展；然后，从其所具备的优良特性出发，提出了一种由SiO2气凝胶材料在建筑节能技术中的应用设想，主要从SiO2气凝胶材料在保温隔热、防水、防火以及简化施工工艺等方面的优势，构建了全部由SiO2气凝胶材料替代当前保温隔热材料在建筑节能中的应用体系，最后对SiO2气凝胶材料在建筑保温隔热中的应用前景做了展望。

关键词: SiO2 气凝胶 , 建筑节能 , 保温隔热 , 节能体系 , SiO2 气凝胶玻璃 , SiO2 气凝胶隔热涂料

镁合金表面改性技术现状研究

林锐 , 刘朝辉 , 王飞 , 贾艺凡 , 丁逸栋 , 班国东 , 李振强

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.021

镁在自然界中含量丰富,在地壳金属元素中储量排名第三位,是最轻的金属结构材料之一.镁合金的密度为1.74 g/cm3,比强度高达134,兼具韧性好、减震性强、热容量低、压铸性能好以及切削加工性能优良等优点,在军工、航天航空以及汽车等领域上有广泛应用.由于镁的电负性极强,稳定性不好,易被腐蚀,因而需要对镁合金表面进行处理才能适应实际应用的要求.镁合金表面改性是改善镁及其合金耐蚀性、提高使用寿命、扩大应用领域的重要技术手段之一.综述了镁合金表面改性技术的研究现状,介绍了化学转化处理(化学氧化处理)、电镀和化学镀、阳极氧化和微弧氧化、激光表面处理、热喷涂以及有机涂层等方法的原理、优点以及存在的问题,并简要介绍气相沉积、离子注入、达克罗涂层等表面改性技术,最后分析了镁合金表面改性的发展趋势,认为镁合金表面改性技术应朝着低污染、低成本、高效率、多技术复合的方向发展.

关键词: 镁合金 , 表面改性 , 涂层 , 耐腐蚀 , 氧化处理 , 电镀

SiO2气凝胶涂料的制备及应用研究进展

丁逸栋 , 刘朝辉 , 王飞 , 叶圣天 , 贾艺凡 , 班国东 , 林锐

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.06.023

SiO2气凝胶自1931年由美国科学家Kistler制备问世以来,因其热导率低、比表面积大、孔隙率大等优异性能一直被研究者所青睐.随着研究的深入,SiO2气凝胶的制备加工工艺得到了优化,使用性能在一定程度上得到了较大提升,研究方向也从早期的制备、性能研究发展到现在的应用研究.现已研制开发出许多具有特殊功能的全新产品,并通过与其他材料的复合得到性能更优越的SiO2气凝胶复合材料,使其在航天航空、军事、建筑、医学等领域得到越来越广泛的应用.在SiO2气凝胶众多应用领域中,其在涂料中的运用是极为重要的一个分支.针对目前SiO2气凝胶涂料推广应用难等现实情况,先对SiO2气凝胶及其涂料制备过程中存在的主要问题做简要阐述,再将利用SiO2气凝胶在某些方面的突出性质而制成的功能涂料进行分类,并从SiO2气凝胶在各种功能涂料中的作用机理出发,对不同功能的SiO2气凝胶涂料的研究进展情况进行归纳总结,在此基础上,展望了未来SiO2气凝胶涂料的发展方向.

关键词: SiO2气凝胶涂料 , 隔热涂料 , 耐高温涂料 , 防火涂料 , 吸附涂料 , 光催化涂料

新型涂覆型雷达吸波材料的研究进展

班国东 , 刘朝辉 , 叶圣天 , 王飞 , 贾艺凡 , 丁逸栋 , 林锐

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.06.021

随着精确制导武器的改进和现代雷达探测技术的发展,雷达隐身技术已成为提高军用目标生存力和战斗力的关键技术之一,涂覆型雷达吸波材料作为一种雷达隐身技术,因其吸波效果好、工艺简单、设计难度小、成本低,在雷达隐身技术中占有重要地位.传统涂覆型雷达吸波材料主要以实现在某个较窄频段的强吸收为目标,存在频带窄、面密度大等缺点.为了满足装备的战场隐身需求,需要研究和开发具有厚度薄、面密度小、吸波频带宽和吸波能力强(薄、轻、宽、强)的新型涂覆型雷达吸波材料,因此对新型涂覆型雷达吸波材料的研究成为当前国内外的一个热点,了解和掌握它的研究进展对下一步的研究具有重要指导意义.根据雷达隐身技术的作用机理和雷达吸波材料隐身原理,总结了雷达隐身的主要手段,详细分析和阐述了纳米吸波材料、多晶铁纤维吸波材料、手征吸波材料、导电高聚物吸波材料四种新型涂覆型雷达吸波材料的国内外研究现状,最后对新型涂覆型雷达吸波材料的发展进行了展望.

关键词: 涂覆型雷达吸波材料 , 纳米吸波材料 , 多晶铁纤维吸波材料 , 手征吸波材料 , 导电高聚物吸波材料

不同体积掺量的SiO2气凝胶对砂浆性能的影响

王飞 , 刘朝辉 , 邓智平 , 贾艺凡 , 丁逸栋 , 班国东 , 林锐

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.013

以低导热系数的SiO2气凝胶颗粒为保温骨料,采用等体积替换法替换砂浆中的沙制备 SiO2气凝胶砂浆,主要研究当SiO2气凝胶颗粒的替换比例分别在10％,20％,30％,40％,50％和60％时,对砂浆的密度、力学性能、吸水率以及导热系数等性能的影响,并在此基础上,通过添加纤维、引气剂和胶粉来对砂浆做改性,重点研究了各掺量对砂浆导热系数的影响,结果表明,当其掺量分别为0．2％,0．05％和1％时,导热系数达到最低为λ＝0．0859 W/(m?K)。

关键词: SiO2气凝胶 , 保温砂浆 , 导热系数

新型碳系吸波涂层材料研究进展

陶睿 , 刘朝辉 , 班国东 , 林锐 , 丁逸栋 , 杨洪波

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.025

作为解决电磁污染问题与实现装备战场隐身的有效手段,吸波涂层材料具有广泛的应用前景.碳系材料因其广泛的来源、简单的制备工艺、低密度、高导电率等优点,在吸波涂层材料领域受到国内外研究人员的高度重视.对吸波涂层材料的损耗机制进行了叙述,介绍了电阻型损耗、电介质型损耗以及磁损耗三种损耗机制中电磁波的损耗和吸收原理.综述了碳纤维、碳纳米管、石墨烯等新型碳系材料的特性及其在吸波涂层材料领域的研究现状.对碳纤维进行活化处理或使用多孔碳纤维、螺旋碳纤维等代替普通碳纤维能够有效提高其吸波性能.碳纳米管具有多种结构,其中阵列状多壁碳纳米管吸波性能最佳,采用一些具备磁损耗的材料与碳纳米管进行共混、包覆或填充处理是目前的主要研究方向.石墨烯几乎没有磁损耗,单独使用时,阻抗匹配较差,影响其吸波性能的发挥,通常将石墨烯与磁损耗型材料复合,改善材料的阻抗匹配,提高吸波效果.最后,根据碳系吸波涂层材料的研究现状,对其未来的发展方向进行了展望.

关键词: 吸波涂层材料 , 损耗机制 , 碳系材料 , 碳纤维 , 碳纳米管 , 石墨烯

金属表面耐高温防腐涂料的研究进展

杨宏波 , 刘朝辉 , 丁逸栋 , 林锐 , 班国东 , 陶睿

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.033

长时间处于高温环境中,金属易发生氧化腐蚀,从而丧失机械性能直至破坏,严重影响了使用效能的发挥.在金属表面涂覆耐高温涂层,因施工简便、成本较低、耐热性能好等优点而获得广泛应用,对于防止材料高温腐蚀、节约资源等具有重要的经济意义.对目前常用的耐高温涂料进行分类,包括有机耐高温涂料和无机耐高温涂料两大类,重点介绍了有机硅树脂耐高温涂料和无机耐高温涂料,并简单描述了有机-无机复合耐高温涂料的有关情况.对不同类别耐高温涂料的化学组成、物理性能和耐热机理等进行了阐述,并结合涂料的结构特点对各自优缺点进行了分析与比较.根据耐高温涂料在现代工业发展中的重要作用,介绍了国内外关于耐高温涂料的研究进展和应用情况,指出了不同类别耐高温涂料在使用过程中存在的问题.最后结合当前工业社会向信息化社会转变的时代背景以及研究耐高温涂层的技术意义,对耐高温涂料的发展趋势进行了展望.

关键词: 耐高温涂层 , 金属防腐 , 有机硅涂料 , 无机涂料 , 复合涂料

SiO2气凝胶绝热涂层隔热与耐高温性能研究

丁逸栋 , 刘朝辉 , 王飞 , 杨宏波 , 舒心

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.04.032

目的探究SiO2气凝胶在绝热涂层中的应用,利用SiO2气凝胶的低导热系数、低密度、高孔隙率及低折射率等优异性质,提高涂层隔热性能和耐高温性能.方法通过筛选不同类型的水性树脂和功能填料,选择吸热较少的树脂和隔热性能优异的填料作为绝热涂层的原材料.采用自制隔热装置以及导热系数测量仪,对添加不同质量分数SiO2气凝胶的绝热涂层的隔热性能进行研究,并采用XRD、FT-IR等多种分析手段,研究涂层加热到200、300、400℃时的物相结构和基团变化.结果水性丙烯酸树脂含吸热基团较少,在相同光照条件下,平衡温度分别比聚氨酯树脂和环氧树脂低0.8℃和1.8℃,适宜作SiO2气凝胶绝热涂层的成膜物质.涂层隔热性能随SiO2气凝胶质量分数的增加呈先增强后减弱的趋势,当SiO2气凝胶质量分数为5%时,涂层的隔热性能最佳,同未添加SiO2气凝胶的涂层相比,最大温差可达12℃.随SiO2气凝胶质量分数的增加,涂层的耐高温性能提升,当SiO2气凝胶的质量分数为7%时,涂层能在400℃高温下保持良好的性能.结论 SiO2气凝胶对隔热涂层的隔热性能和耐高温性能有较大提升,对SiO2气凝胶涂层的多领域应用奠定了一定基础.

关键词: SiO2气凝胶 , 绝热涂层 , 导热系数 , 耐高温 , 性能

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