[发明专利]一种无低表面能物质改性的超疏水表面及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无低表面能物质改性的超疏水表面的制备方法。

背景技术

生物体中特殊的微米-纳米复合结构可赋予其特殊的表面特性，典型的就是具有“荷叶效应的植物叶表面”(如荷叶等)和昆虫翅膀(如蝉、蝴蝶翅膀等)的超疏水特性。通过大量的研究可以发现，自然界超疏水表面这些表面的微观结构虽然略有不同，但都具有二元微纳米粗糙微观的结构，从而证明了超疏水表面的特殊性与二元微纳米粗糙结构和低表面能材料涂层有直接关联。因而在低表面能物质上构建粗糙表面和在粗糙的表面结构上修饰低表面能的物质，是研制仿生超疏水性表面的必要途径，而金属是本征亲水的，所以其制备超疏水表面只能通过在表面构建微纳米的复合的二维粗糙结构，再利用低表面能的物质进行改性。例如A.Safaee报导了把清洗干净的铜片投入到低浓度的AgNO₃溶液中一定时间后，再利用硬脂酸进行表面改性，成功的制备出静态接触角为156°，滚动角在4.1°的超疏水金属铜表面[A.Safaee.et al.Applied Surface Science.2008,254.2493]。Larmour等人把锌箔或是铜箔放入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-全氟癸硫醇进行表面改性，成功制备出锌箔或是铜箔的金属超疏水表面[Iain A.Larmour.Angew.Chem.2007，119.1740]。同样Cao等人也报导了把用盐酸清洗干净的铜片放入0.03mol/L的[Ag(NH₃)₂]OH溶液中6h，可制备出静态接触角大于150°的铜表面[Zongwei Cao.Chem.Commun,2008,2692]。因而利用金属间的化学还原反应制备出Ag或是Au纳米膜层的超疏水的表面的报导已很常见，但制备时不用人为的利用低表面能物质修饰就可以达到超疏水的报导还很少见。

发明内容

本发明提供一种无低表面能物质改性的超疏水表面的制备方法，简单有效、成本低廉。

本发明的技术方案为：一种无低表面能物质改性的金属超疏水表面，先利用电化学沉积的方法在金属表面沉积具有锥状微纳结构Ni-Co合金，然后再利用化学还原法，在Ni-Co微纳锥表面沉积Ag纳米膜层，在空气中放置3～7天通过碳氢元素吸附即获得无低表面能物质改性的金属超疏水表面。

制备所述的无低表面能物质改性的金属超疏水表面的方法，先利用电化学沉积的方法在金属表面沉积具有锥状微纳结构Ni-Co合金，然后再利用化学还原法，在Ni-Co微纳锥表面沉积Ag纳米膜层，在空气中放置3～7天通过碳氢元素吸附即获得无低表面能物质改性的金属超疏水表面。

制备无低表面能物质改性的金属超疏水表面的方法，具体步骤为：

(1)表面预处理：将金属样品进行高能喷丸处理，随后超声清洗烘干备用；

(2)电化学沉积：以纯镍板为阳极，金属样品为阴极，放入电镀液中，通过电化学沉积在样品表面获得Ni-Co微纳复合结构，取出后去离子水清洗，冷风吹干后备用；

(3)化学还原：把电镀好的样品放入AgNO₃溶液，在Ni-Co微纳复合结构表面还原反应获得Ag纳米膜层，化学镀后的试样用去离子水清洗干净后冷风吹干；

(4)将试样静置在湿度50-80％，温度20-35℃的开放环境中，3-7天后，即获得无低表面能物质改性的金属超疏水表面。

步骤(1)中喷丸处理时候，喷丸目数为300-400目，气流压力为0.5-1MPa，喷射时间为0.5-2min；所述喷丸是棕刚玉、金刚砂和石英石中的任一种或任几种的混合物。

步骤(2)所述的电镀液为150-300g/L NiCl₂·6H₂O、30-60g/L CoCl₂·6H₂O、25-40g/L H₃BO₃和50-130mL/L乙二胺，电镀液pH为3.5-4.5，电镀时温度控制在55～65℃，阴极电流密度控制在1～5A/dm²，电镀时间8～15min。

步骤(3)所述的AgNO₃浓度为2～4mmol/L，化学镀的温度为25～35℃，时间为120～200s。

有益效果：