[發明專利]一種超疏水金屬表面的制備方法

在審

• 申請號: 201610217538.7
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN105689237A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 蔣煒;毛明;梁斌
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08;B05D7/14;B05D3/02;B05D3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種超疏水金屬表面的制備方法，特別是涉及一種采用直接打磨，熱 處理，低表面能物質表面處理后在金屬上制備超疏水性表面的方法。

背景技術

隨著疏水表面“荷葉效應”的發現，超疏水材料的廣泛用于自清潔，防凍防霧，防腐 抗阻，微流體芯片，無損液體輸送等方面，展示了超疏水材料的廣闊運用前景。

目前，超疏水表面的制備大多采用電化學腐蝕法或化學腐蝕法構建超疏水表面所 需粗糙結構。電化學腐蝕法通過陽極氧化制備規則的粗糙表面，然后使用低表面能物質改 性制備超疏水表面。該方法適用的材料范圍廣，可控性好，但條件相對苛刻，所使用的電解 液大多是腐蝕性較強的酸或堿的混合液，電解液的消耗量較大，廢液回收處理麻煩，不利于 工業化的生產。化學腐蝕法常先采用硝酸，鹽酸，氫氟酸等通過化學腐蝕來形成表面粗糙結 構，然后再用熱處理來構建表面的納米結構，最后用低表面能物質改性制備超疏水表面。化 學腐蝕法簡單易行，但用作腐蝕液的物質都具有強的腐蝕性，廢液處理麻煩限制了化學腐 蝕法的發展。

此外，一些新技術也被運用到了超疏水的表面的制備領域，例如激光刻蝕制備具 有微納結構的硅表面，以得到超疏水表面；分子自組裝技術用于制備超疏水材料，以及如蒸 汽誘導相分離法、模板印刷法、電紡法、溶膠-凝膠法、模板擠壓法、等離子體刻蝕法、拉伸法 以及其他方法用于制備超疏水材料。這些技術就目前來說，因其設備昂貴操作復雜，主要停 留在實驗室階段，難以實現工業化，規模應用困難。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種超疏水金屬表面的制備方法。利用 直接打磨預處理和熱處理在金屬表面得到具有納米尺度結構的粗糙金屬氧化物層，通過低 表面能物質改性得到超疏水表面。本發明簡單易行，使用的化學試劑少，而且沒有使用任何 具強酸性、強堿性或強腐蝕性的試劑，易于實現工業化規模生產，經濟環保。

本發明的關鍵在于利用簡單打磨的表面預處理和熱處理的方法結合在金屬表面 構建粗糙結構，再通過低表面能物質改性在金屬表面獲得超疏水特性。

本發明所采用的技術方案是：

1）在鐵或鋁或銅或鈦或鎳或其合金的金屬基體表面，通過砂紙或砂輪或噴砂打磨到具 有粗糙結構的表面，打磨后金屬表面應保持有可見劃痕；

2）打磨后的表面通過采用丙酮、無水乙醇等清洗干燥后，將其置于加熱裝置中，以1-20 ℃/分鐘的升溫速率加熱到200-1000℃下，熱處理0.1-24小時，然后自然冷卻，在粗糙表面 通過熱處理生成金屬氧化物層；

3）將經打磨和熱處理的金屬浸沒入硅烷或硅氧烷或氟硅烷或氟烯烴或硫醇或聚烯烴 或脂肪酸或油或蠟或上述物質的混合物純物質或其乙醇或甲醇或丙醇或乙二醇溶液中，在 攪拌速度為0-2000轉/分鐘下浸泡5秒-24小時，常溫-200°C下固化5秒-24小時后自然冷卻； 或將硅烷或硅氧烷或氟硅烷或氟烯烴或硫醇或聚烯烴或脂肪酸或油或蠟或上述物質的混 合物純物質在溫度30-300°C下加熱揮發，將經打磨和熱處理的金屬置于揮發的上述物質上 方5秒-24小時后自然冷卻；通過上述方法，即得到具有超疏水性表面的金屬。

本發明的主要優點在于：

1.本方法相比于常見的超疏水表面制備方法腐蝕法，所使用化學試劑主要為少量低 表面能改性劑，過程基本無污染，環境友好性高，操作過程安全。

2.本方法簡單，只需打磨和熱處理就可以實現表面的微米和納米結構，不需昂貴 的設備，制備流程簡單，易于實現工業化大規模生產。

3.本方法可在常用的工程金屬如鐵，銅，鋁，鈦，鎳及其合金上規模制備超疏水表 面，成本低廉，應用前景廣闊。

附圖說明

圖1為具體實施方案一中打磨方式示意圖。

圖2為具體實施方案一中超疏水鐵片表面形貌和疏水性圖。

圖3為具體實施方案二中超疏水表面的靜態接觸角圖。

圖4為具體實施方案三中超疏水表面的靜態接觸角圖。

圖5為具體實施方案四中熏蒸示意圖。

圖6為具體實施方案四中超疏水表面的靜態接觸角圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明涉及一種超疏水金屬表面的制備方法作進一步的說明， 但本發明不僅限于下述實例。