[發明專利]一種在鋁表面制備超親水浸潤表面的方法

無效

• 申請號: 201210224466.0
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102825260A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 王波;裴明德;胡德志;劉晶冰;宋雪梅;朱滿康;侯育冬;張銘;王如志;汪浩;嚴輝
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種在鋁表面制備具有超親水特性的薄膜材料的方法，該薄膜材料適于于需要超親水固體表面，可以應用于需要鋁表面的各種領域，屬于薄膜技術領域。

背景技術

目前，人們從荷葉效應中得到啟發,正在嘗試各種超疏水的制作,使固體表面具有超疏水性能，從而應用在不同的領域.這樣的技術已經應用在許多領域：像我們日常生活中的建筑,汽車上面的超疏水自清潔玻璃,防霧鏡等.目前對鋁表面的浸潤性研究主要集中在超疏水表面，從而達到其表面自清潔的目的。Lijun?Liu,Jiashou?Zhao,Yi?Zhang,Fan?Zhao,Yanbo?Zhang.Fabrication?of?superhydrophobic?surface?by?hierarchical?growth?of?lotus-leaf-like?boehmite?on?aluminum?foil.Journal?of?Colloid?and?Interface?Science?358?(2011)277–283.Yonggang?Guo,Qihua?Wang,Tingmei?Wang.Facile?fabrication?of?superhydrophobic?surface?with?micro/nanoscale?binary?structures?on?aluminum?substrate.Applied?Surface?Science?257(2011)5831–5836.這兩片文獻報道了在鋁表面制備超疏水薄膜性能研究成果。

上面方法都是使鋁的表面實現了超疏水。在自然界中,固體的表面基本上都是親水的狀態，雖然是親水的，但是達到超親水還需要進一步的構造形貌。而目前對鋁表面超親水的研究還很少，特別是一種長期穩定超親水鋁表面的制備。所以我們發明了一種在鋁表面制備超親水的簡易方法，開拓其應用。

鋁是一種應用很廣的材料。當應用在空調散熱器上時，由于其本身的浸潤性能，本征接觸角比較大，可以達到60°左右，使得空調的能耗比較大，而且可以在散熱片之間形成水橋，腐蝕其表面。而當表面達到成超親水時，水可以很好的鋪展，從而排走，不會形成水橋，這樣的話一是可以大大降低其能耗，二是可以很大程度延緩其腐蝕。而空調的能耗和防腐蝕是空調技術的一個關鍵技術。所以,在鋁表面制作本征超親水薄膜很重要也很有必要.

發明內容

本發明所要解決的問題是，提供一種使鋁表面達到超親水的制作方法，通過在其表面形貌的構造，增加粗糙度以減少其表面與水的接觸角，實現鋁表面長期穩定的超親水性能。

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案是把純鋁放在氯化銅的溶液中，通過簡單的化學置換反應，在鋁表面制備出具有特殊形貌的銅表面，從而構造微納結構實現超親水。

本發明一種在鋁表面制備超親水浸潤表面的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）純鋁片分別用甲苯、丙酮、乙醇進行超聲，用去粒子水沖洗干凈，放在HCl溶液中浸泡去除表面氧化物，待用。HCl溶液優選濃度1M，浸泡時間為10s。

（2）配置0.001M－0.01M的CuCl₂溶液，將清洗好的鋁片馬上放入配好的溶液中，在室溫下反應5min－180min后，拿出來用去離子水沖洗干凈，自然晾干。

經過接觸角測量和掃描電鏡分析，樣品的表面形成了樹枝狀的微納粗糙結構，在鋁表面形成了一層粗糙度很大的微納結構，這層微納結構由樹枝裝的納米結構和樹裝的微米結構組成，在微米中間存在著大量的空氣間隙，并且由于銅也具有很高的表面能，使得這兩種結構復合了親水模型,水滴在其表面結構塌陷形成Wenzel接觸，從而使表面產生超親水性能而且在室溫下3個月接觸角基本不發生變化，穩定性很好。

與已有技術相比，本發明的特征在于，經過很簡單的化學反應在鋁表面構造微納形貌就可以制得穩定性很好的超親水表面。一來可以節省成本，二是工藝非常簡單。在空調散熱片上，明顯改善了散熱行和抗腐蝕性。

附圖說明

圖1為實施例1所得樣品的掃描電鏡照片；

圖2為實施例1水滴在超親水表面的接觸角測試圖。

具體實施方式

以下用兩個實施例子來進一步介紹本發明，但本發明并不限于以下實施例。

實施例1：

1.純鋁片用甲苯、丙酮、乙醇各超聲15min，用去粒子水沖洗干凈，放在1M?HCL溶液

中浸泡10s(去除表面氧化物)，待用