[发明专利]一种一步法制备铝基超疏水表面的方法

说明书

一种一步法制备铝基超疏水表面的方法，属于金属表面处理技术领域。所述方法如下：配制氯化钠水溶液和全氟代十四酸乙醇溶液，将两种溶液混合后倒入水热反应釜，再将砂纸打磨并超声清洗后的纯铝片垂直放入水热反应釜中，密封后将水热反应釜置于恒温箱中，反应一段时间后将铝片取出，清洗、干燥后即得到具有微纳结构的铝基超疏水表面。本发明的优点是：制备方法简单、易操作；对设备要求低，不需要昂贵的设备，实验条件不苛刻，可以实现铝基超疏水表面的大面积、低成本制备；对水的接触角达到160°，滚动角约为3°，制备的铝基超疏水表面具有自清洁、防结冰、减阻等特点。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种一步法制备铝基超疏水表面的方法。

背景技术

表面润湿性是固体表面一个非常重要的性质，在工业、农业生产以及人类的日常生活中扮演着十分重要的角色。近十几年来，受荷叶表面超疏水性质的启发人们对超疏水表面的制备和性质进行了大量的实验探索。研究表明超疏水表面具有自清洁、防腐蚀、减阻、防结霜、抗菌等优异的性质，在自清洁玻璃、防水衣服等日常生活方面，在缓解金属腐蚀、降低微生物粘附的海洋事业方面，以及水上运输工具减小水的阻力、降低能源的消耗方面都有很广阔的应用前景。正是由于超疏水表面具有的这些优异性质和在很多方面的应用潜能，引起了人们对超疏水表面的广泛关注。

制备超疏水表面最重要的两个因素是表面结构和表面自由能。一般具有超疏水性质的表面都具有微米或者纳米级的粗糙结构，由于毛细管效应使得水无法进入粗糙结构的空隙中，因此对水具有极好的排斥性。表面自由能是决定其疏水性的另一重要因素，当金属的表面自由能远高于水的表面张力且表面结构粗糙时，表面是超亲水的，随着表面自由能的降低，疏水性能逐渐增强。目前大多数超疏水的研究制备过程都是首先构建具有微纳结构的粗糙表面，然后用低表面能物质进行修饰。目前制备超疏水表面的方法有很多种，比如阳极氧化、电化学沉积、气相沉积、离子刻蚀、化学刻蚀等等，但是这些方法都有各自的缺点，比如设备昂贵、条件苛刻、不易大面积制备、使用强酸强碱对操作人员的健康和环境有潜在的危害。而且上述大多数方法制备出的表面都需要进一步的化学修饰降低其表面能。一般采用浸泡法，将具有粗糙表面结构的基底放入含有低表面能物质的溶液中浸泡一段时间，即可实现低表面能分子在基底上的自组装。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中条件苛刻、设备昂贵、原材料对人体有害的问题，提供一种一步法制备铝基超疏水表面的方法，该种方法将金属铝放入氯化钠水溶液和全氟代十四酸酒精溶液的混合溶液中，在水热反应釜中进行水热合成，即可得到具有粗糙结构、低表面能的铝基超疏水表面。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种一步法制备铝基超疏水表面的方法，所述方法具体步骤如下：

配制氯化钠水溶液和全氟代十四酸乙醇溶液，将两种溶液混合后倒入水热反应釜中,控制温度为150-180℃，再将砂纸打磨并超声清洗后的纯铝片放入水热反应釜中，密封后将水热反应釜置于恒温箱中，反应一段时间后将铝片取出，清洗、干燥后即得到具有微纳结构的铝基超疏水表面。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、本发明采用一步水热法即可在金属铝上得到超疏水表面，制备方法简单、易操作。

2、本发明将制备粗糙的表面结构与低表面能物质修饰两步合二为一，对设备要求低，不需要昂贵的设备，实验条件不苛刻，可以实现铝基超疏水表面的大面积、低成本制备。

3、本发明制备的铝基超疏水表面对水的接触角达到160°，滚动角约为3°，可以对金属铝表面起到防污、自清洁的作用。

4、本发明在制备超疏表面的过程中不需要强酸强碱以及氧化性很强的试剂，因此不会对环境造成污染，提高了生产的安全性。