[發明專利]一種光控可逆潤濕涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310096828.7
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103135224A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 陳嶸;胡曉婧;楊浩;呂中;趙慧平
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: G02B26/02
• 分類號: G02B26/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

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技術領域???

本發明涉及一種光控可逆潤濕涂層的制備方法，屬于功能材料技術領域。

背景技術????

具有可逆潤濕性能的半導體材料由于其特殊的表面性質，成為多功能涂層、微流體通道、生物傳感器等領域中的研究熱點。用于調控半導體材料表面潤濕性的方法有溫控法、電場法、溶劑處理法、光控法等等。其中光控法由于操作簡單，快速可調且控制獨立，成為最近幾年調控材料表面潤濕性的主要手段之一。

半導體材料的光控可逆潤濕現象最早是由Akira?Fujishima課題組在1997年報道的[Nature,?1997,?388(6641),?431-432]。他們發現納米二氧化鈦涂層在光照和暗室存儲下表面水接觸角會發生可逆變化，但其接觸角只能在0～72^o?之間轉換。直到2004年，江雷課題組才報道了一種在超疏水和超親水之間光控可逆轉換的納米氧化鋅涂層?[J?Am?Chem?Soc,?2004,126,?62-63]。接觸角大于150^o的超疏水表面因在防水織物、自清潔玻璃、油水分離裝置等的潛在應用受到了廣泛的關注。

之后又相繼有文獻報道了納米二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化二銦等涂層在光照下可實現超疏水－超親水的可逆潤濕。這些涂層的制備方法對材料的表面粗糙度、晶體的生長方向以及材料自身的疏水性均有著特殊的要求，因而制備條件較苛刻。

發明內容???

?針對現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種有較廣適用性的光控可逆潤濕涂層的制備方法。

本發明通過化學改性制備光響應型含鉍納米材料可逆潤濕涂層。通過簡單的化學改性，使原本親水或超親水的材料在光照及暗室儲存條件下實現超疏水－超親水的可逆轉換。該方法實現了不同形貌和不同種類的含鉍納米材料的可逆潤濕，具有較廣的適用性。

本發明方法的具體方案如下：

在表面清洗過的底材上旋涂含鉍納米材料，烘干成膜，將制備得到的涂層在濃度為1～100?mM的長鏈烷烴脂肪酸溶液中浸泡10～120分鐘后，取出在60～180?^oC下烘干；

改性后的涂層在氙燈垂直照射于表面10～90分鐘下變為超親水，而放置于避光的暗室中，在空氣中存儲3～14天回復到超疏水狀態。

上述超親水-超疏水過程可重復多次。

所述的底材可以采用普通玻璃片、ITO玻璃片、FTO玻璃片、銅片、云母片和硅片等。

所述的清洗可包括如下步驟：將底材浸泡在乙醇溶劑中，在超聲波作用下清洗去除雜質，60?^oC烘干后密封保存備用。

所述的旋涂過程可為：旋涂轉速2000～6000?r/min，旋涂時間10～60秒，旋涂次數5～20次。

所述的烘干成膜可以將涂層在120?^oC下烘干2~3小時。

所述的含鉍納米材料包括納米碳酸氧鉍、納米氧化鉍、納米甲酸氧鉍或納米氯氧鉍。

所述的長鏈烷烴脂肪酸，其結構通式為C_nH_2nO₂，其中n=12～18。

所述的長鏈烷烴脂肪酸采用的溶劑包括甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、四氯化碳和三氯甲烷等。

所述的超疏水表面是指水接觸角在150～170^o的表面，所述的超親水表面是指水接觸角在0～10^o?的表面。

本發明是采用化學改性的方法制備超疏水－超親水可逆潤濕涂層。含鉍納米材料涂層本身是親水或超親水的，這些涂層由于具有納米結構和一定的粗糙度，通過低表面能化學試劑改性后即可得到超疏水表面。在氙燈垂直照射下，含鉍納米材料被激發產生電子和空穴對，空穴與晶格中的氧發生反應產生表面氧空缺。這些空缺有利于涂層吸附空氣中游離的水分子，使表面轉變為超親水。而在暗室存儲的條件下，表面吸附的水分子逐漸被空氣中的氧分子置換，因而親水表面又逐漸回復到超疏水狀態。

與現有技術相比本發明方法操作簡單，重復性好，適用性較廣，涂層可實現超疏水－超親水多次循環。

附圖說明????

圖1?是實施例1碳酸氧鉍涂層的SEM圖；

圖2?是實施例1碳酸氧鉍涂層在光照前后表面水滴的接觸角照片；

圖3?是實施例2氧化鉍涂層的SEM圖；

圖4是實施例3甲酸氧鉍涂層的SEM圖。