球磨輔助優(yōu)化工藝制備氮化硼納米管膜潤(rùn)濕性的研究.pdf

1、近幾十年來，氮化硼納米管一直都以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)以及卓越的理化性能吸引著來自世界各國(guó)的科學(xué)家們，例如出色的機(jī)械性能和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，這些都使氮化硼納米管成為具有廣闊應(yīng)用前景的新一代納米材料。
　　本文采用硼涂料輔助球磨法在不銹鋼基板上制備出氮化硼納米管膜。在制備過程中，硼涂料被均勻地涂抹在不銹鋼基板上，由此可以獲得品質(zhì)好、純度高、密度大的氮化硼納米管膜。通過對(duì)此方法的深入研究，探索出最佳球磨參數(shù)，同時(shí)對(duì)氮化硼納米管膜的生長(zhǎng)基板進(jìn)行了前

2、期預(yù)處理，從而達(dá)到了宏量制備氮化硼納米管膜的目的。目前，對(duì)氮化硼納米管膜荷葉效應(yīng)的研究成果顯著，納米膜粗糙表面上特殊的微米、納米相結(jié)合的分層結(jié)構(gòu)可以對(duì)此效應(yīng)進(jìn)行有效解釋。然而，氮化硼納米管膜的花瓣效應(yīng)卻鮮有報(bào)道。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，通過外力作用，可以使制備在不銹鋼基板上的氮化硼納米管膜同時(shí)表現(xiàn)出超疏水狀態(tài)和高黏附力狀態(tài)。納米膜中的氮化硼納米管具有微米級(jí)的長(zhǎng)度和納米級(jí)的直徑，粗糙表面上微米、納米尺度的交織不僅為超疏水特性的形成提供了足夠的粗糙

3、度，更為水滴與納米膜的接觸提供了充分的接觸面積。
　　本文通過研究氮化硼納米管膜上與荷葉效應(yīng)和花瓣效應(yīng)有關(guān)的多種潤(rùn)濕狀態(tài)，建立了水滴與納米膜接觸時(shí)的潤(rùn)濕模型，并分析了不同潤(rùn)濕狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變條件。氮化硼納米管的獨(dú)特理化性能，如高溫抗氧化、高熱傳導(dǎo)率和高彈性模量等，使氮化硼納米管膜在納米潤(rùn)濕材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。然而，國(guó)內(nèi)外對(duì)于氮化硼納米管膜特殊潤(rùn)濕性的應(yīng)用研究一直處于空白階段。本文將氮化硼納米管膜應(yīng)用到直接甲醇燃料電池中，在陽(yáng)

4、極極板的微米溝道上定位生長(zhǎng)出氮化硼納米管膜超疏水涂層，由此可以有效地減小水在溝道上的黏附，從而有利于CO2的釋放，提高燃料效率。采用優(yōu)化后的硼涂料輔助球磨法，使超疏水的氮化硼納米管膜定位生長(zhǎng)在流場(chǎng)溝道的側(cè)壁上，同時(shí)保證陽(yáng)極極板的表面只有少量甚至沒有氮化硼納米管的生長(zhǎng)，從而使得陽(yáng)極極板能夠保持不銹鋼原有的電學(xué)特性。由于氮化硼納米管具有化學(xué)惰性，微米溝道上的涂層不僅具有超疏水特性還具有抗腐蝕性，更適應(yīng)陽(yáng)極流場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境。此外，理論分析通過C