[發明專利]一種基于鋅的超疏水表面及其制備方法

有效

• 申請號: 201310081553.X
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103157590A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 陳新華;詹玉勇;郭麗麗;武小滿;張萬強;李曉毅;張艷鴿;鄭直;楊風嶺
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08;B05D7/14;B05D3/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

技術領域

本發明屬于固體表面制備微米或/和納米結構領域，具體涉及基于金屬鋅的超疏水表面的制備方法。

背景技術

浸潤性是固體表面的重要特征之一，而超疏水性能為其中的一種表現方式，在防結冰、自清潔、流體減阻降噪、金屬防腐蝕等方面顯示出非常重要的潛在應用價值，已引起了科研人員的廣泛關注并取得了較大的成績。

通常，提高固體表面疏水性的方法主要有兩種：一是用具有低表面能的物質如含氟化合物對粗糙表面進行化學修飾；二是增加低表面能物質表面的粗糙程度。金屬鋅作為一種重要的工程材料，在人們的日常生活及生產中具有重要的作用。目前，在金屬鋅基底上制備超疏水表面的文獻報道有：《Mater.?Chem.?Phys.》2012，134,657~653發表了題為“Fabrication?of?CuZn₅-ZnO-CuO?micro-nano?binary?superhydrophobic?surfaces?of?Cassie-Baxter?and?Gecko?model?on?zinc?substrates”的論文?(Xiaofeng?Shi,?Shixiang?Lu,?Wenguo?Xu.?Mater.?Chem.?Phys.)?將鋅片浸泡在CuCl₂水溶液中，然后在干燥的空氣中退火獲得CuZn₅-ZnO微納米超疏水表面。此方法為溶液浸泡法，但后處理需要退火，條件較為麻煩。《ACS?Appl.?Mater.?Interfaces》2009,?1,?2086~2091發表了題為“Preparation?of??superhydrophobic?coatings?on?Zinc,?Silicon,?and?Steel?by?a?solution-immersion?technique”的論文（Hongqin?Liu,?Sabine?Szunerits,?Marcin?Pisarek,?Wenguo?Xu,?Rabah?Boukherroub.ACS?Appl.?Mater.?Interfaces），將鋅基底浸泡在水解的氟硅烷溶液中得到了具有超疏水性的固體表面，但該方法使用了氟硅烷，對環境造成一定程度的污染。《Langmuir》2009,?25,?3640-3645發表了題為“From?superhydrophilic?to?superhydrophobic:?controlling?wettability?of?hydroxide?zinc?carbonate?film?on?zinc?plates”的論文（Bin?Su,?Mei?Li,?Zhengyu?Shi,?and?Qinghua?Lu.?Langmuir），利用鋅基底與尿素的水與有機溶劑的混合液在80℃水熱反應制備了超疏水表面，但該方法所用水熱法較為麻煩。《Langmuir》2005，21，?9007~9009發表了題為“Fabrication?of?superhydrophobic?surfaces?by?dislocation-selective?chemical?etching?on?aluminum,?copper,?and?zinc?substrates”的論文（Baitai?Qian,?Ziqiu?Shen.?Langmuir），利用鹽酸位錯刻蝕法制備了鋅基超疏水表面，該過程相對較簡單，但是采用的是氟硅烷進行表面化學修飾，對環境具有一定程度的污染。專利CN102407220中提到利用鋅片基底與甲酰胺水溶液反應制備棒狀氧化鋅，經化學修飾后達到超疏水性，該方法制備的棒狀氧化鋅與本發明制備的片狀微納米結構有所不同。專利CN102423755A中提到用氫氟酸刻蝕鋅片的方法制備了超疏水表面，但氫氟酸對人體有一定的危險性。?

2011年石彥龍等（應用化學，第28卷，第4期，403-407）以玻璃片為基底，在硝酸鋅和等濃度的六次甲基四胺混合液浸泡制備ZnO微納米薄膜，但是需要浸泡2次，過程相對復雜。2009年周思斯、管自生等（物理化學學報，第25卷，第8期，1593-1598）以鋅為基底，并將其放入乙二胺水溶液于高壓反應釜中反應，制得蛋糕形、荷葉乳突狀、棒狀和仙人球等多種微納米結構的ZnO表面。但該過程需要在反應釜中進行，溫度較高，需要外界提供較多的能量。

因此，尋找一種基于金屬鋅的操作簡單、重復性好、成本低且適合大面積制備超疏水薄膜的方法，來制備微米或/和納米超疏水結構仍然是需要研究和解決的問題。

發明內容

??本發明所要解決的問題是：提供一種基于鋅的超疏水表面及其制備方法。