專利名稱：一種在金屬基體表面制備超疏水合金膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超疏水表面的制備技術(shù)，具體是一種在金屬基體表面制備超疏水合金 膜的方法。
背景技術(shù)：
潤濕性能是固體表面的一個重要特征，一般認(rèn)為，水在固體表面的接觸角> 150°，該表面呈超疏水狀態(tài)。實踐證明，超疏水表面不僅具有自清潔功能，而且還具有防電 流傳導(dǎo)、防腐蝕、防水、防霧、防污染等功能。因此，其在液體輸送、微量分析等領(lǐng)域具有廣泛 的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)，固體表面的潤濕性能由其表面的化學(xué)組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)決定，構(gòu)筑 超疏水表面的兩個基本條件是低的表面自由能和適當(dāng)?shù)拇植诮Y(jié)構(gòu)?；谶@個原理，研究者 開發(fā)了多種技術(shù)用于制備超疏水表面，如微機械加工法、靜電紡紗法、等離子體刻蝕法、化 學(xué)氣相沉積法、化學(xué)刻蝕法、溶膠凝膠法、聚電解質(zhì)交替沉積法等。但是，現(xiàn)有的這些方法 還存在著各自的缺點和局限性，如加工設(shè)備十分昂貴，操作過程復(fù)雜且難以控制，處理周期 長，構(gòu)筑過程危險等。電化學(xué)是一門具有較好應(yīng)用前景的交叉學(xué)科，目前，電化學(xué)技術(shù)已廣 泛應(yīng)用于環(huán)境、材料等領(lǐng)域，其中，尤以其在金屬表面處理中的應(yīng)用最為廣泛，如銅的電化 學(xué)微區(qū)刻蝕、鋁的陽極氧化等。采用電化學(xué)沉積技術(shù)制備超疏水表面方面的研究已有報道， Badre C. (Badre C. ， PauporteT. ， Turmine M. ， et al.Physica E，2008，40 2454-2456.) 采用電沉積技術(shù)在導(dǎo)電玻璃表面制備了一層ZnO納米線，對其表面進(jìn)行低表面能修飾后， 表面呈現(xiàn)超疏水特性。Wang L.等(Wang L.，Guo S.，Hu X.，et al. Electrochemistry Communications, 2008,10 =95-99.)采用電化學(xué)沉積技術(shù)在導(dǎo)電玻璃表面制備了花狀納米 結(jié)構(gòu)的金表面，經(jīng)硫醇修飾后，表面呈超疏水狀態(tài)。Wang S.等(Wang S.，F(xiàn)engL.，Iiu H.， et al. ChemPhysChem, 2005,6 1475-1478.)采用電沉積技術(shù)在導(dǎo)電玻璃表面沉積一層粗糙 的銅膜，經(jīng)十四酸修飾后，銅膜亦表現(xiàn)為超疏水性質(zhì)。但是，目前報道中所沉積的粗糙結(jié)構(gòu) 膜層均為單一成分，為滿足實際生產(chǎn)、生活中的不同需求，有必要開發(fā)具有超疏水特性的合 金膜層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在金屬基體表面制備超疏水合金膜的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種在金屬基體表面制備超疏水合金膜的方法1)基體清洗將基體依次用乙醇、去離子水清洗表面，吹干待用；2)樹枝狀結(jié)構(gòu)超疏水合金膜的制備在含銅和其他金屬離子的混合電解液中，通 過控制沉積電位，在基體表面沉積樹枝狀結(jié)構(gòu)的合金膜層；3)低表面修飾將處理后基體試樣浸入含脂肪酸CH3(CH2)nCOOH的乙醇溶液中修 飾5-30min后，干燥，即得到修飾有超疏水合金膜的基體；脂肪酸CH3 (CH2)nCOOH中η = 10 16。
所述步驟2)電解質(zhì)溶液中銅離子的濃度10_2 lmol/L，其他離子濃度為10_2 lmol/L。所述其他金屬離子為鎳離子或鈷離子。所述步驟2)采用銅為陰極，鉬電極為陽極， 電沉積電位為-0. 6 -1. 2V/SCE，沉積時間為IOs lOmin，沉積溫度為10 40°C。所述 基體為銅基體；所述步驟1)清洗后基體用氮氣吹干。本發(fā)明所具有的優(yōu)點本發(fā)明沉積膜為合金膜層，并且所得到的合金表面具有樹 枝狀微觀結(jié)構(gòu)，表面與水的靜態(tài)接觸角超過150°。


圖1是本發(fā)明實施例1在銅表面制備銅鎳合金超疏水表面后的接觸角測試結(jié)果 圖。圖2是本發(fā)明實施例1在銅表面制備銅鎳合金超疏水表面后的掃描電鏡照片。圖3是本發(fā)明實施例2在銅表面制備銅鈷合金超疏水表面后的接觸角測試結(jié)果 圖。圖4是本發(fā)明實施例2在銅表面制備銅鈷合金超疏水表面后的掃描電鏡照片。
具體實施例方式實施例1(1)依次用乙醇、去離子水清洗金屬銅表面，氮氣吹干待用。(2)以Na2SO4溶液為電解液，其中Na2SO4濃度為0. lmol/L，每升Na2SO4中含0. Imol 的01(12和0. Imol的NiCl2，以銅為陰極，鉬電極為陽極，采用陰極電沉積技術(shù)(馮紹彬，包 祥，劉清等.電源技術(shù)，2006，30 =822-825.)在銅表面沉積樹枝狀結(jié)構(gòu)的銅鎳合金表面，電 沉積電位為-1V/SCE，沉積時間為5min，沉積溫度為25°C。(3)將沉積后試樣浸入乙醇溶液中，每升乙醇溶液中含0.5mol的十四酸，修飾 5min后，干燥，可得到超疏水銅鎳合金超疏水表面。處理后表面接觸角為154. 2士3° (參 見圖1)。所制備膜層的掃描電鏡照片示于圖2。實施例2(1)依次用乙醇、去離子水清洗金屬銅表面，氮氣吹干待用。(2)以Na2SO4溶液為電解液，其中Na2SO4濃度為0. lmol/L,每升Na2SO4中含 0. 05mol的CuCl2和0. 05mol的CoCl2,以銅為陰極，鉬電極為陽極，采用陰極電沉積技術(shù)在 銅表面沉積樹枝狀結(jié)構(gòu)的銅鎳合金表面，電沉積電位為-1. 2V/SCE，沉積時間為IOmindX 積溫度為25°C。(3)將沉積后試樣浸入乙醇溶液中，每升乙醇溶液中含0.5mol的十四酸，修飾 5min后，干燥，可得到超疏水銅鎳合金超疏水表面。處理后表面接觸角為152. 1 士3° (參 見圖3)。所制備膜層的掃描電鏡照片示于圖4。
權(quán)利要求
一種在金屬基體表面制備超疏水合金膜的方法，其特征在于1)基體清洗將基體依次用乙醇、去離子水清洗表面，吹干待用；2)樹枝狀結(jié)構(gòu)超疏水合金膜的制備在含銅和其他金屬離子的混合電解液中，通過控制沉積電位，在基體表面沉積樹枝狀結(jié)構(gòu)的合金膜層；3)低表面修飾將處理后基體試樣浸入含脂肪酸CH3(CH2)nCOOH的乙醇溶液中修飾5 30min后，干燥，即得到修飾有超疏水合金膜的基體；脂肪酸CH3(CH2)nCOOH中n＝10～16。
2.按權(quán)利要求1所述的在金屬基體表面制備超疏水合金膜的方法，其特征在于所述 步驟2)電解質(zhì)溶液中銅離子的濃度10_2 lmol/L，其他離子濃度為10_2 lmol/L。
3.按權(quán)利要求1或2所述的在金屬基體表面制備超疏水合金膜的方法，其特征在于 所述其他金屬離子為鎳離子或鈷離子。
4.按權(quán)利要求1所述的在金屬基體表面制備超疏水合金膜的方法，其特征在于所述 步驟2)采用銅為陰極，鉬電極為陽極，電沉積電位為-0. 6 -1. 2V/SCE，沉積時間為IOs lOmin，沉積溫度為10 40°C。
5.按權(quán)利要求1所述的在金屬基體表面制備超疏水合金膜的方法，其特征在于所述 基體為銅基體；所述步驟1)清洗后基體用氮氣吹干。
全文摘要
本發(fā)明涉及超疏水表面的制備技術(shù)，具體是一種在金屬基體表面制備超疏水合金膜的方法。將基體依次用乙醇、去離子水清洗表面，吹干待用；在含銅和其他金屬離子的混合電解液中，通過控制沉積電位，在基體表面沉積樹枝狀結(jié)構(gòu)的合金膜層；將處理后基體試樣浸入含脂肪酸CH3(CH2)nCOOH的乙醇溶液中修飾5-30min后，干燥，即得到修飾有超疏水合金膜的基體；脂肪酸CH3(CH2)nCOOH中n＝10～16。本發(fā)明沉積膜為合金膜層，并且所得到的合金表面具有樹枝狀微觀結(jié)構(gòu)，表面與水的靜態(tài)接觸角超過150°。
文檔編號C25D5/48GK101967663SQ20101026818
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者張盾, 王鵬, 邱日 申請人:中國科學(xué)院海洋研究所