[發明專利]一種電泳輔助微納顆粒熔融自組裝表面改性設備

有效

• 申請號: 201710277890.4
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106868572B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 何俊峰;郭鐘寧;劉莉
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00;C25D13/22;C23C24/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種電泳輔助微納顆粒熔融自組裝表面改性設備，包括工作臺、顆粒溶液混合循環容器、加工槽、輸液裝置、電泳輔助裝置、真空加熱裝置和集成控制柜。使熔點較低的犧牲顆粒處于熔融狀態，熔融的顆粒包裹或者粘連到另一種改性顆粒和金屬工件表面，增加金屬工件與微納顆粒的結合力，利用改性顆粒本身的特點，進而使金屬表面得到親疏水微織構。電泳輔助裝置可極大的提高溶液中極細顆粒的沉積效率，通過調節電場強度可以調節沉積速率和沉積厚度。

技術領域

本發明涉及表面改性領域，特別是涉及一種電泳輔助微納顆粒熔融自組裝表面改性設備。

背景技術

當今社會，材料的應用涉及到生活、生產的各個方面，不同材料各有其特點和應用范圍。而金屬作為目前最常用的材料，被廣泛應用于產品加工的各個領域。然而金屬材料也有其固有的缺陷，金屬材料的失效通常源于表面，最常見的失效形式為磨損、腐蝕、斷裂。金屬材料的表面特性主要取決于其加工工藝，所以加工成型的產品由于其工藝特點與加工質量等原因，容易出現性能缺陷或者不足。為了提高金屬材料的強度、硬度、剛性、耐磨性、耐腐蝕等表面性能，需要對其進行后處理，以滿足使用及性能要求。

現代科技的高速發展，對金屬材料表面性能要求的日益提高，對表面處理技術及工藝有了新的發展和擴充，對金屬工件表面進行親疏水等仿生結構的表面改性是較為熱門的表面技術。隨著疏水表面“荷葉效應”的發現，超疏水材料廣泛用于自清潔、防凍、防霧、防腐、防阻、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?；瘜W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?；瘜W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。

納米尺寸的金屬與功能分子的自組裝在未來納米電子器件中具有廣闊的應用前景,對其基本理論和實際應用的研究正成為一個新興的研究領域。目前納米顆粒一般都要經過表面改性，使其廣泛應用于各個領域：磁流體、彩色成像、磁記錄材料以及生物醫學。由于納米顆粒的表面疏水性及較大的體表比，它在生物體內容易團聚,吸附血漿蛋白，容易被網狀內皮系統(RES)清除，所以需要對納米顆粒進行表面改性，增大親水性,延長循環半衰期?？捎糜诒砻娓男缘奈镔|很多，一般為有機物，也有無機物和蛋白質或抗體等。納米顆粒目前是生物醫用納米材料領域異常活躍的方向之一。不同方法制備的納米顆粒經不同聚合物或分子表面改性后具有多方面的生物醫學應用。

現有的金屬表面改性方法一般包括熱燒結法和鎳鹽熱分解法，熱燒結法將碳材料浸漬在含改性物質的液相中，再通過中高溫熱處理使改性物質熔融與碳表面結合，從而調節碳表面親疏水性。這種方法主要是通過聚四氟乙烯處理來增強疏水性，通過胺類物質處理來增強親水性。

熱處理時，熔融物質能夠保護材料表面結構，所以該方法對碳材料表面結構的影響不大。通過原子力顯微鏡（AFM）表征指出多乙烯多胺熔融后能夠保護碳纖維表面，形貌變化弱于僅熱處理過的碳纖維。在化學組成方面，熱燒結法在碳表面引入了改性物質中的元素和基團。在親水改性方面，氨基官能團在氨化處理過程中被引入碳表面，并主要以酰氨基形式存在。碳纖維表面引入氨基后可以與水和環氧樹脂的環氧基團形成氫鍵，浸潤性得到很大改善。在疏水改性方面，PTFE附著碳表面后引入碳氟基團。由于PTFE含量增加，能更好地實現親疏水平衡。熱燒結法調控親疏水性的優點是步驟簡便、時間短。