[發明專利]一種鋼基超疏水表面的制備方法

無效

• 申請號: 201310708140.X
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104722465A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 王富國;張俊彥
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明涉及一種鋼基超疏水表面的制備方法，特別涉及一種通過電化學刻蝕和后續低表面能有機分子修飾的方法制備鋼基仿生超疏水表面的方法。

背景技術

由于良好的韌性、耐腐蝕性和機械強度等特點，鋼材在船舶制造業中被廣泛使用。然而，船舶工作環境惡劣，船體外殼要經常受到海水的化學腐蝕、電化學腐蝕，以及微生物污染和腐蝕。從1997年“荷葉效應”發現以來發展起來的特殊潤濕性表面相關研究表明：材料表面形貌對其潤濕性、耐腐蝕性和防生物污染等方面有重要影響。因此，超疏水表面被認為是一種在相關環境中很具發展潛力的功能表面。

鋼基仿生超疏水表面方面的專利申請較少，截止2012年12月在CNKI中國專利數據庫中查到的共有4篇：1.CN?101705488A；2.CN?102615036A；3.CN?102626686A；4.CN?101666246A。其中第4篇專利是關于鋼套鋼蒸汽保溫管道疏水裝置設計的，與本專利無關；其余3篇專利從表面結構構建方法角度可分為兩類：表面腐蝕（專利1，鹽酸揮發化學刻蝕法）和表面沉積法（專利2和3，硫酸銅溶液中化學法沉積銅薄膜），但相對于電化學方法都是不易控制反應過程的化學方法。因此，找到一種可控制備仿生結構超疏水表面的方法，對于鋼材在船舶所處海水環境下的使用很重要、很迫切。

發明內容

本發明目的是在于提供一種鋼基超疏水表面的制備方法。

本發明所述一種鋼基超疏水表面的制備方法包括電化學刻蝕和低表面能有機分子修飾兩個步驟，其中電化學刻蝕過程用于制備微米級粗糙晶粒結構，低表面能有機分子修飾用于獲取低表面能。

一種鋼基超疏水表面的制備方法，其特征在于是依次通過如下步驟實現的：

1）將鋼或者不銹鋼在丙酮中超聲清洗后作為陽極，石墨作為對電極，放入硝酸溶液體系中進行電化學刻蝕，獲得仿生結構表面；

2）然后將仿生結構鋼表面放入硅烷或者含氟硅烷溶液中進行表面修飾，獲得仿生結構超疏水表面。

本發明對比已有技術具有以下優點：

1、通過電化學刻蝕過程制備具有微米級粗糙晶粒結構的仿生結構鋼表面。

2、結合低表面能有機分子修飾過程獲得仿生超疏水鋼表面。

3、相對其它化學腐蝕和聚合物涂覆的方法，此方法可以通過電化學過程對表面結構進行控制。

附圖說明

圖1本發明所述通過電化學刻蝕和低表面能有機分子修飾法制備的鋼基超疏水表面的電子掃描顯微鏡照片。

圖2水流沖擊本發明所述鋼基超疏水表面時的圖片。

具體實施方式

為了更好的理解本發明，通過以下實施例進行說明。

實施例1：

將鋼或者不銹鋼在丙酮中超聲清洗，然后將其作為陽極，石墨作為對電極，放入盛有硝酸溶液體系中進行電化學刻蝕。然后將所得鋼表面放入硅烷甲苯溶液中，進行低表面能有機分子修飾，獲得超疏水表面。

圖1所示電子掃描顯微鏡結果表明，通過所述電化學刻蝕過程制備的鋼基超疏水表面布滿微米級晶粒和孔洞結構。

圖2所示表明，水流沖擊鋼基超疏水表面時并沒有發生潤濕現象，而是反彈落下，這說明表面具有良好的超疏水性能。