[發明專利]一種無低表面能物質改性的超疏水表面及其制備方法

有效

• 申請號: 201610013538.5
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105648490B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 張友法;張文文;余新泉;陳鋒
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C23C18/44;C23C28/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 馮慧

技術領域

本發明涉及一種無低表面能物質改性的超疏水表面的制備方法。

背景技術

生物體中特殊的微米-納米復合結構可賦予其特殊的表面特性，典型的就是具有“荷葉效應的植物葉表面”(如荷葉等)和昆蟲翅膀(如蟬、蝴蝶翅膀等)的超疏水特性。通過大量的研究可以發現，自然界超疏水表面這些表面的微觀結構雖然略有不同，但都具有二元微納米粗糙微觀的結構，從而證明了超疏水表面的特殊性與二元微納米粗糙結構和低表面能材料涂層有直接關聯。因而在低表面能物質上構建粗糙表面和在粗糙的表面結構上修飾低表面能的物質，是研制仿生超疏水性表面的必要途徑，而金屬是本征親水的，所以其制備超疏水表面只能通過在表面構建微納米的復合的二維粗糙結構，再利用低表面能的物質進行改性。例如A.Safaee報導了把清洗干凈的銅片投入到低濃度的AgNO₃溶液中一定時間后，再利用硬脂酸進行表面改性，成功的制備出靜態接觸角為156°，滾動角在4.1°的超疏水金屬銅表面[A.Safaee.et al.Applied Surface Science.2008,254.2493]。Larmour等人把鋅箔或是銅箔放入0.01mol/L的AgNO₃中20s或是0.004mol/L的HAuCl₄溶液中60s，然后再利用1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇進行表面改性，成功制備出鋅箔或是銅箔的金屬超疏水表面[Iain A.Larmour.Angew.Chem.2007，119.1740]。同樣Cao等人也報導了把用鹽酸清洗干凈的銅片放入0.03mol/L的[Ag(NH₃)₂]OH溶液中6h，可制備出靜態接觸角大于150°的銅表面[Zongwei Cao.Chem.Commun,2008,2692]。因而利用金屬間的化學還原反應制備出Ag或是Au納米膜層的超疏水的表面的報導已很常見，但制備時不用人為的利用低表面能物質修飾就可以達到超疏水的報導還很少見。

發明內容

本發明提供一種無低表面能物質改性的超疏水表面的制備方法，簡單有效、成本低廉。

本發明的技術方案為：一種無低表面能物質改性的金屬超疏水表面，先利用電化學沉積的方法在金屬表面沉積具有錐狀微納結構Ni-Co合金，然后再利用化學還原法，在Ni-Co微納錐表面沉積Ag納米膜層，在空氣中放置3～7天通過碳氫元素吸附即獲得無低表面能物質改性的金屬超疏水表面。

制備所述的無低表面能物質改性的金屬超疏水表面的方法，先利用電化學沉積的方法在金屬表面沉積具有錐狀微納結構Ni-Co合金，然后再利用化學還原法，在Ni-Co微納錐表面沉積Ag納米膜層，在空氣中放置3～7天通過碳氫元素吸附即獲得無低表面能物質改性的金屬超疏水表面。

制備無低表面能物質改性的金屬超疏水表面的方法，具體步驟為：

(1)表面預處理：將金屬樣品進行高能噴丸處理，隨后超聲清洗烘干備用；

(2)電化學沉積：以純鎳板為陽極，金屬樣品為陰極，放入電鍍液中，通過電化學沉積在樣品表面獲得Ni-Co微納復合結構，取出后去離子水清洗，冷風吹干后備用；

(3)化學還原：把電鍍好的樣品放入AgNO₃溶液，在Ni-Co微納復合結構表面還原反應獲得Ag納米膜層，化學鍍后的試樣用去離子水清洗干凈后冷風吹干；

(4)將試樣靜置在濕度50-80％，溫度20-35℃的開放環境中，3-7天后，即獲得無低表面能物質改性的金屬超疏水表面。

步驟(1)中噴丸處理時候，噴丸目數為300-400目，氣流壓力為0.5-1MPa，噴射時間為0.5-2min；所述噴丸是棕剛玉、金剛砂和石英石中的任一種或任幾種的混合物。

步驟(2)所述的電鍍液為150-300g/L NiCl₂·6H₂O、30-60g/L CoCl₂·6H₂O、25-40g/L H₃BO₃和50-130mL/L乙二胺，電鍍液pH為3.5-4.5，電鍍時溫度控制在55～65℃，陰極電流密度控制在1～5A/dm²，電鍍時間8～15min。

步驟(3)所述的AgNO₃濃度為2～4mmol/L，化學鍍的溫度為25～35℃，時間為120～200s。

有益效果：