[发明专利]一种实现玻璃表面超亲水和超疏水可控逆变的方法

说明书

本发明属于表面处理技术领域，涉及一种实现玻璃表面超亲水和超疏水可控逆变的方法。其特征在于：通过在玻璃表面生长不同的纳米层，实现玻璃表面超亲水和超疏水的可控逆变。本发明提出了一种实现玻璃表面超亲水和超疏水可控逆变的方法，能通过调控材料表面微结构变化，实现超亲水和超疏水可控逆变，克服了现有技术中超亲水和超疏水逆变不可控、以及在光束照射下性能不稳定的缺点。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，涉及一种实现玻璃表面超亲水和超疏水可控逆变的方法。

背景技术

浸润性是固体表面的一种重要特征。研究表明，浸润性是由其化学组成和微观几何结构共同决定的(T.Onda,S.Shibuichi,N.Satoh,K.Tsujii,Langmuir1996,12,2125-2127；S.Shibuichi,T.Onda,N.Satoh,K.Tsujii,J.Phys.Chem.1996,100,19512-19517.W.Chen,A.Y.Fadeev,M.C.Hsieh,et al.Langmuir,1999,15,3395-3399.)。超亲水性和超疏水性是表面浸润性的主要表现形式，通常意义上当界面上的液体和界面的接触角在150度左右时为超疏水，当界面表面的液体和界面的接触角在10度以下时为超亲水(T.Onda,S.Shibuichi,N.Satoh,K.Tsujii,Langmuir 1996,12,2125-2127；H.Y.Erbil,A.L.Demirel,Y.Avcl et al.Science,2003,299,1377.)。具备这种性能的材料在工农业生产中具有非常主要的应用。如矿物的泡沫浮选、防水、洗涤；超疏水界面材料用于飞机天窗的防雾、室外天线，可以防积雪，从而保证高质量信号的接收；涂在轮船的外壳、燃烧储备箱，可以达到防污、防腐的效果。

目前，调控界面亲疏水性能的方法是通过控制固体表面的微观结构变化，如通过CdTe三维纳米棒阵列的制备获得稳定的超疏水界面性能(B.W.Luo,Y.Deng,Y Wang etal.Applied Surface Science,2013,280,550.)。超疏水和超亲水的可控转变在材料表面技术领域具有重要的应用。在实现超亲水和超疏水转变方面，有报道采用紫外光照ZnO纳米棒阵列实现了界面超亲水和超疏水的转变(X.J.Feng,L.Feng,M.H.Jin et al.Journal ofAmerican Chemistry Society，2004，126，62-63.)。这种通过高能光束照射改变亲疏性能的方法具有可逆性，使其性能不太稳定，限制了材料的工程化应用。

发明内容

本发明的目的：提出一种实现玻璃表面超亲水和超疏水可控逆变的方法，以便通过调控材料表面微结构变化，实现超亲水和超疏水可控逆变，克服现有技术中超亲水和超疏水逆变不可控、以及在光束照射下性能不稳定的缺点。

本发明的技术方案：一种实现玻璃表面超亲水和超疏水可控逆变的方法，其特征在于：通过在玻璃表面生长不同的纳米层，实现玻璃表面超亲水和超疏水的可控逆变，步骤如下：

1、实现玻璃表面超亲水：

在玻璃表面生长一层TiO₂一维纳米棒阵列，使玻璃表面具有超亲水的界面性能；生长TiO₂一维纳米棒阵列的方法是：

1.1、制备盐酸溶液：将去离子水和等量的30％的盐酸混合，得到盐酸溶液，在空气中搅拌至少1min；

1.2、制备钛酸四丁酯和盐酸的混合溶液：向盐酸溶液中加入钛酸四丁酯，钛酸四丁酯和盐酸溶液的体积比为0.01～0.03,搅拌至少5min，将得到的钛酸四丁酯和盐酸的混合溶液放入不锈钢高压反应釜；

1.3、清洗玻璃：将玻璃放入装有清洗液的超声波清洗器中清洗至少30min后取出，用蒸馏水冲洗至少1min后烘干；清洗液为蒸馏水：丙酮：异丁醇＝1：1：1的混合溶液；