[發明專利]具有電潤濕特性的超疏水表面制備方法

無效

• 申請號: 200910183225.4
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN101613872A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 夏軍;雷威
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種超疏水表面的制備方法，尤其是涉及一種具有電潤濕特性的超疏水表面制備方法。

背景技術

電潤濕特性在微流控領域具有廣泛的應用，是生物芯片、液體透鏡、電子紙顯示等器件中液體狀態控制的主流方法之一。電潤濕通過外加場強改變液體與固體材料之間的表面自由能，其宏觀表現為外加場強改變了液體與固體材料之間的接觸角。對于微流控器件而言，初始接觸角越大，則電潤濕作用下接觸角的變化范圍就越大，同時較大的接觸角有利于液滴在微流控器件中形成較小的曲率半徑，從而在表面張力作用下產生較大的壓力，有利于提高液滴的動態響應速度，提高微流控器件的性能。

對于平坦的表面，聚四氟乙烯材料具有較低的表面自由能，其接觸角大約為110度。在電潤濕作用下，其接觸角可以從110度連續變化到50度左右。進一步提高液體與固體表面的接觸角，則需要提高固體表面的粗燥度，即產生具有微米和納米結構的粗燥表面，形成類似蓮花葉子的超疏水表面。目前具有電潤濕特性的超疏水表面主要有氧化鋅納米棒、碳納米管、氧化硅納米線、碳納米管紙等。上述超疏水表面主要是通過微機械加工和半導體加工技術，在固體表面形成微米和納米的微觀結構，其加工方法成本高，大面積制備比較困難，并且在電潤濕作用下接觸角的變化范圍較小，通常在150度～100度之間。

為克服上述問題，本發明采用四針氧化鋅形成超疏水表面結構，通過摻雜納米碳管的方法實現電潤濕特性。四針氧化鋅和一維納米碳管通過電泳法沉積在待加工表面，從而克服四針氧化鋅表面不具有電潤濕特性和一維納米碳管不具有超疏水特性的問題，該方法不但成本低，而且適合大面積制備。

技術問題：為了克服現有具有電潤濕特性的超疏水表面制備成本高，大面積制備困難等問題，本發明提供一種超疏水表面的制備方法，該方法克服四針氧化鋅表面不具有電潤濕特性和一維納米碳管不具有超疏水特性的問題，并且加工成本低，可以實現大面積制備。

技術方案：本發明采用電泳法制備具有電潤濕特性的超疏水表面，該方法采用由器皿、電泳液、導電陽極、加工表面和直流電源組成制備裝置，電泳液中加入四針氧化鋅和納米碳管，待加工表面與直流電源的陰極相連，導電陽極與直流電源的陽極相連，并與加工表面平行放置，四針氧化鋅和納米碳管通過電泳沉積在加工表面，電泳速度由直流電源控制，電泳完成后，加工表面采用高溫烘干，烘干后的加工表面涂覆一層低表面自由能材料。

所述的外加直流電源的電壓范圍為小于300v，加載時間范圍為10秒～10分鐘。

所述的導電陽極與加工表面平行放置，且具有相似的表面結構，間隔范圍為0.5cm～20cm。

所述的導電陽極是導電的金屬，或是覆蓋有導電層的非導電材料。

所述的電泳液的組成是，以異丙醇為溶劑，加入濃度為1×10^-2～1×10^-6M/L的Mg(NO₃)₂·6H₂O，再加入濃度為0.1g/L~5g/L的四針氧化鋅和濃度為0.1g/L~5g/L的納米碳管。

所述的四針氧化鋅和納米碳管的尺寸范圍為10nm～100um。

所述的高溫烘干的溫度范圍為100度～500度。

所述的低表面自由能的材料采用Teflon?AF或Cytop。

有益效果：本發明采用四針氧化鋅形成超疏水表面結構，通過摻雜納米碳管的方法實現電潤濕特性。四針氧化鋅和一維納米碳管通過電泳法沉積在待加工表面，從而克服四針氧化鋅表面不具有電潤濕特性和一維納米碳管不具有超疏水特性的問題，該方法不但成本低，而且適合大面積制備。

附圖說明

圖1是具有電潤濕特性超疏水表面的制備示意圖。

以上圖中有：器皿1、電泳液2、導電陽極3、加工表面4、直流電源5。

具體實施方式