[发明专利]一种导电材料的超双疏表面及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性材料技术领域，具体涉及一种导电材料的超双疏表面及其制备方法。

背景技术

超双疏材料是指不仅能抵抗水的浸润，同时可以抵制低表面能油类和有机溶剂的浸润的一种极限特殊润湿性材料。与单一超疏水材料相比，超双疏材料在耐污、自清洁、油类储存运输、防菌、防腐蚀等方面有更好的性能，因此也具备很大的应用前景。

目前，制备超双疏材料主要从两个方面同时进行，即构造形貌和降低表面能。但由于油类和有机溶剂的表面能远远小于水，所以超双疏材料对材料的微观结构要求更高，因此其制备也是更加的困难。目前的制备方法具有耗时长(>12h)、需要特殊设备、稳定性差、不能大面积应用等缺点。

目前，对于导电材料的超双疏表面的制备已经报道公开了一些方法，但也存在耗时长、过程繁琐或需要特殊设备等缺点。

一种制备导电材料超双疏表面的方法是制备超双疏涂层。专利CN 102888588 A通过碳颗粒为模板，通过气相法制备二氧化硅包覆层，高温煅烧除碳后，以全氟硅烷修饰，在导电材料上得到超双疏表面。该方法过程繁杂，仅全氟修饰一步就耗时超过12h；专利CN 104353598 A公布了一种在金属表面制备超双疏涂层的方法，将聚丙烯腈环氧树脂复合溶液喷涂到金属基材表面，烘干后将聚四氟乙烯颗粒与乙醇混合液涂覆在样品上，表面高温烘干后再由丙酮清洗，得到超双疏表面。该过程中的两步烘干耗时超过3h，且使用大量有机溶剂，生产条件恶劣。

另一种方法是利用金属自身特性，进行金属参加的氧化还原反应，构筑微纳米粗糙结构。专利CN200810183392.4通过两步电化学法和全氟硅烷修饰，在金属基体上得到超双疏表面，但其制备过程复杂，仅第一步电化学刻蚀就需要至少2.5h；专利CN 106381492 A通过溶液刻蚀、沸水反应和氟硅烷修饰方法在铝表面制备得到超双疏表面，该方法虽不需要特殊设备，但步骤细小琐碎，全氟修饰耗时也高达数小时且仅对表面能比较高的植物油有效，适用范围也不够广，仅适用于铝这种金属活性强的金属。

发明内容

针对上述技术现状，本发明提供了一种导电材料的超双疏表面，以导电材料为基体，基体表面具有多级线状结构的微纳米氧化锌，且该线状微纳米氧化锌堆积构成凹角结构，具有低表面能的含氟化合物或聚合物接枝在氧化锌上。

所述的多级线状结构是指氧化锌具有线状结构，并且线状的氧化锌上生长有更细小的氧化锌分支结构。

所述的导电材料不限，包括金属及合金，例如导电性佳的铁、铜、镍等的金属及合金。

所述的油种类不限，包括植物油、矿物油等。

作为优选，所述的含氟聚合物主链含碳原子个数大于6，其单体含氟原子个数大于7。

即，本发明在导电基体表面采用多级线状结构的微纳米氧化锌构筑凹角结构，并且该微纳米氧化锌接枝含氟化合物或者聚合物。首先，由于含氟化合物或者聚合物具有较低的表面能，大大降低了基体的表面能，提高了基体的疏水、疏油性；并且，多级线状结构的微纳米氧化锌堆积构筑的凹角结构使基体表面进一步获得疏液性质，从而进一步提高基体的疏水、疏油性，最终实现超双疏表面，对水、油及有机溶剂的接触角均大于150°，且粘附力低，滚动角均小于15°，达到防污、防生物附着和自清洁的效果。

本发明还提供了一种制备上述导电材料的超双疏表面的方法，包括如下步骤：

(1)将含Zn的化合物溶于碱性溶液中，混合均匀后得到含Zn²⁺的碱性电解液；以导电材料为基体，将清洗后的基体作为阴极放置在所述的含Zn²⁺的碱性电解液中，接通电源，进行电化学反应，基体表面生长多级结构的微纳米氧化锌；

(2)将步骤(1)处理后的基体浸泡在含氟化合物或者聚合物的有机溶液中，使含氟化合物或聚合物接枝在氧化锌上，然后清洗、干燥，得到超双疏性导电材料。

所述的步骤(1)中，基体的清洗处理方法不限，作为一种实现方式，将基体浸泡在溶剂中进行超声清洗，以脱去基体中的污渍及油脂，然后干燥。所述溶剂不限，包括去离子水、丙酮、乙醇、稀盐酸等中的一种或几种；

所述步骤(1)中，电化学反应的阳极材料不限，包括石墨或者金属等作为阳极，

所述的步骤(1)中，作为优选，含Zn²⁺的碱性电解液的pH值>13；

所述的步骤(1)中，作为优选，含Zn²⁺的碱性电解液中，Zn²⁺的浓度为0.3～0.6mol/L；