專利名稱：利用電解刻蝕在金屬鋁表面制備超疏水膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超疏水表面的制備技術(shù)，具體是一種利用電解刻蝕在金屬鋁表面制備 超疏水膜的方法。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)90年代日本和德國(guó)的科學(xué)家對(duì)分形表面和植物表面的研究工作發(fā)表以 來，與水的接觸角大于150°的超疏水表面引起了世界范圍內(nèi)的極大關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，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。微/納米尺度的粗糙結(jié)構(gòu)以及低表面自由能是構(gòu)筑超疏水表面的兩個(gè)必要條件， 由于在平表面上，通過降低表面自由能最多只能夠?qū)⒔佑|角提高至大約119°，因此，微/ 納米尺度的粗糙結(jié)構(gòu)的構(gòu)建是人工制備超疏水表面的關(guān)鍵。目前已報(bào)道用于構(gòu)造金屬鋁表 面微細(xì)粗糙結(jié)構(gòu)的方法主要包括化學(xué)方法和電化學(xué)方法兩種。與化學(xué)方法相比，電化學(xué)方 法具有重現(xiàn)性好、不受材料晶格的限制等優(yōu)點(diǎn)。目前，報(bào)道中所采用的電化學(xué)方法為陽極 氧化方法，例如 Shibuichi S 等人(Shibuichi S, Yamamoto T, Onda T, et al. Journal of Colid andinterface science, 1998,208 287)在酸溶液恒電流 10mA/cm2 條件下處理金屬 鋁3h，鋁表面生成粗糙結(jié)構(gòu)的氧化鋁膜層，經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾后可得到超疏水表面。張 芹等人(張芹，朱元榮，黃志勇.高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2009，30 (11) =2210-2214.張芹，朱元 榮.一種金屬鋁超疏水表面的制備方法[P].中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?200910111202. 2.)開發(fā)了 化學(xué)腐蝕/陽極氧化結(jié)合方法，對(duì)化學(xué)腐蝕后的鋁試樣陽極氧化20min，修飾后即在鋁表面 制備超疏水表面。但是，上述兩種方法中，陽極氧化時(shí)間均較長(zhǎng)，且操作復(fù)雜，這就限制該方 法在工業(yè)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速、簡(jiǎn)單、廉價(jià)的利用電解刻蝕在金屬鋁表面制備超 疏水膜的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種利用電解刻蝕在金屬鋁表面制備超疏水膜的方法1)堿洗除油將金屬鋁基體在室溫0. 1 2mol/L NaOH溶液中除油1 IOmin后， 用去離子水清洗晾干，備用；2)電解刻蝕將除油后的金屬鋁基體作為陽極，鉬電極為陰極，以恒電流模式進(jìn) 行電解刻蝕，電解刻蝕液溫度為15 85°C，刻蝕電流密度為0. 1 2A/cm2，電解刻蝕時(shí)間 為 IOs 5min ；3)低表面修飾將電解刻蝕后的金屬鋁基體試樣浸入含脂肪酸的乙醇溶液中修 飾5min Ih后，干燥，即實(shí)現(xiàn)金屬鋁表面覆超疏水膜。所述電解刻蝕的電解液為含氯離子的酸性水溶液，其中氯離子濃度為0.5 4mol/L,pH < 5。所述含脂肪酸的乙醇溶液，其中脂肪酸為CH3 (CH2)nCOOH, η = 10 16，濃 度為 10-2 lmol/Lo本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用電解刻蝕的方法在金屬鋁表面構(gòu)筑微觀粗糙結(jié) 構(gòu)，繼以修飾低表面能物質(zhì)后，獲得超疏水膜表面。本發(fā)明采用電解刻蝕的方法使金屬鋁發(fā) 生點(diǎn)蝕，形成粗糙的微觀結(jié)構(gòu)，經(jīng)低表面能物質(zhì)修飾后達(dá)到超疏水狀態(tài)，使處理時(shí)間大大縮短。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1在金屬鋁基體制備超疏水表面的接觸角測(cè)量結(jié)果圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2在金屬鋁基體制備超疏水表面的接觸角測(cè)量結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容， 而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍實(shí)施例1(1)將金屬鋁在浸入室溫lmol/L NaOH溶液中除油IOmin后，用去離子水清洗晾 干，備用。(2)將除油后的金屬鋁作為陽極，鉬電極為陰極，在lmol/L鹽酸溶液中以恒電流 密度0. 5A/cm2進(jìn)行電解刻蝕，其中，刻蝕溫度為25°C，刻蝕時(shí)間為200s。(3)將電解刻蝕后的鋁試樣浸入含0. lmol/L十四酸的乙醇溶液中修飾5min后，干 燥，即可得到超疏水表面。水滴在鋁表面接觸角為148. 2士3° (參見圖1)。實(shí)施例2(1)將金屬鋁在浸入室溫lmol/L NaOH溶液中除油IOmin后，用去離子水清洗晾 干，備用。(2)將除油后的金屬鋁作為陽極，鉬電極為陰極，在2mol/L HC1+0. 5mol/L H2SO4 溶液中以恒電流密度0. 5A/cm2進(jìn)行電解刻蝕，其中，刻蝕溫度為25°C，刻蝕時(shí)間為60s。(3)將電解刻蝕后的鋁試樣浸入含0. lmol/L十四酸的乙醇溶液中修飾5min后，干 燥，即可得到超疏水表面。水滴在鋁表面接觸角為148. 7士3° (參見圖2)。實(shí)施例3(1)將金屬鋁在浸入室溫2mol/L NaOH溶液中除油5min后，用去離子水清洗晾干， 備用。(2)將除油后的金屬鋁作為陽極，鉬電極為陰極，在2mol/L鹽酸溶液中以恒電流 密度ΙΑ/cm2進(jìn)行電解刻蝕，其中，刻蝕溫度為15°C，刻蝕時(shí)間為300s。(3)將電解刻蝕后的鋁試樣浸入含lmol/L CH3(CH2)nCOOH,η = 10的乙醇溶液中修 飾20min后，干燥，即可得到超疏水表面。實(shí)施例4(1)將金屬鋁在浸入室溫0. lmol/L NaOH溶液中除油8min后，用去離子水清洗晾 干，備用。(2)將除油后的金屬鋁作為陽極，鉬電極為陰極，在4mol/L鹽酸溶液中以恒電流密度1. 5A/cm2進(jìn)行電解刻蝕，其中，刻蝕溫度為40°C，刻蝕時(shí)間為100s。(3)將電解刻蝕后的鋁試樣浸入含0. 8mol/L CH3 (CH2)nCOOH, η = 16的乙醇溶液中 修飾40min后，干燥，即可得到超疏水表面。實(shí)施例5 (1)將金屬鋁在浸入室溫0. 5mol/L NaOH溶液中除油2min后，用去離子水清洗晾 干，備用。(2)將除油后的金屬鋁作為陽極，鉬電極為陰極，在3mol/L鹽酸溶液中以恒電流 密度2A/cm2進(jìn)行電解刻蝕，其中，刻蝕溫度為80°C，刻蝕時(shí)間為40s。(3)將電解刻蝕后的鋁試樣浸入含0. 5mol/L CH3 (CH2)nCOOH, η = 13的乙醇溶液中 修飾IOmin后，干燥，即可得到超疏水表面。
權(quán)利要求
一種利用電解刻蝕在金屬鋁表面制備超疏水膜的方法，其特征在于1)堿洗除油將金屬鋁基體在室溫0.1～2mol/L NaOH溶液中除油1～10min后，用去離子水清洗晾干，備用；2)電解刻蝕將除油后的金屬鋁基體作為陽極，鉑電極為陰極，以恒電流模式進(jìn)行電解刻蝕，電解刻蝕液溫度為15～85℃，刻蝕電流密度為0.1～2A/cm2，電解刻蝕時(shí)間為10s～5min；3)低表面修飾將電解刻蝕后的金屬鋁基體試樣浸入含脂肪酸的乙醇溶液中修飾5min～1h后，干燥，即實(shí)現(xiàn)金屬鋁表面覆超疏水膜。
2.按權(quán)利要求1所述的利用電解刻蝕在金屬鋁表面制備超疏水膜的方法，其特征在 于所述電解刻蝕的電解液為含氯離子的酸性水溶液，其中氯離子濃度為0. 5 4mol/L，pH < 5。
3.按權(quán)利要求1所述的利用電解刻蝕在金屬鋁表面制備超疏水膜的方法，其特征在 于所述含脂肪酸的乙醇溶液，其中脂肪酸為CH3(CH2)nCOOH, η = 10 16，濃度為10_2 lmol/L0
全文摘要
本發(fā)明涉及超疏水表面的制備技術(shù)，具體是一種利用電解刻蝕在金屬鋁表面制備超疏水膜的方法。將金屬鋁基體在室溫0.1～2mol/L NaOH溶液中除油1～10min后，用去離子水清洗晾干，備用；將除油后的金屬鋁基體作為陽極，鉑電極為陰極，以恒電流模式進(jìn)行電解刻蝕，電解刻蝕液溫度為15～85℃，刻蝕電流密度為0.1～2A/cm2，電解刻蝕時(shí)間為10s～5min；將電解刻蝕后的金屬鋁基體試樣浸入含脂肪酸的乙醇溶液中修飾5min～1h后，干燥，即實(shí)現(xiàn)金屬鋁表面覆超疏水膜。本法操作簡(jiǎn)單，安全，加工時(shí)間短，重復(fù)性好。所制得超疏水表面在液體無損失輸送、自清潔、防水、耐腐蝕等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C25F3/04GK101967673SQ20101026819
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)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 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院海洋研究所