[发明专利]一种超疏水超双疏表面制备技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种超双疏表面制备技术，在铝或者铝合金表面产生一种对水及不同pH值水溶液和大多数油类液体具有超疏性表面的制备方法，特别涉及一种同时具有超疏水，超疏油，和加热熔融条件下对聚合物液体的超疏液特性，以及长期稳定性和坚固性的超双疏性表面。

背景技术

表面浸湿性是固体表面的一个重要特性，主要由固体表面的化学成分和微观结构二者共同决定。由于一些具有特殊润湿性的表面在生产生活以及基础研究领域具有广泛而重要的用途，近年来超疏水表面以及超疏油表面的制备越来越受到人们的关注，越来越多的文献已报道了通过不同的方法所制备的这样具有特殊浸润性能的表面。然而，在这些文献当中，关于超疏水的报道占了绝大多数，但是超疏油表面的报道的非常之少。一般来说，一个表面如果疏油那么肯定也疏水，但是，一个疏水甚至超疏水的表面不一定能达到疏油，更别说要达到超疏油了。在一般的实际实验当中，根据表面自由能的分析，原因在于要使得固体表面疏液此表面的表面张力必须小于液体的表面张力的四分之一。这对疏水甚至是超疏水表面来说较容易达到，因为水的表面自由能相对较高为72.8mN/m，而对于表面自由能相对很低的多数油类液体来说，一般表面张力均远小于这个值，要达到表面疏油甚至超疏油要求表面的张力非常小，大概只能在几个豪牛每米左右。一个超疏油表面必定同时具有超疏水的特性，因而，超疏油表面将会有着更广泛和实际的用途。到目前为止，人们已经通过一些方法制备出了一些疏油或超疏油表面，例如Tsujii等人曾报道了一种超疏油表面的制备方法(Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1997，36，1011)，江雷等人2001年在《应用化学》杂志报道了超双疏的碳纳米管薄膜(Li，H.J.et al.Angew.Chem.Int.Ed.2001，40，1743.)。最近，Tuteja等人在《science》上发表了关于设计和制备超疏油表面的研究成果(Tuteja，A.；et al.Science 2007，318，1618)，Gao，Di等人制备了一种多孔硅表面，经全氟硅烷修饰后显示超疏油性。已见的相关专利还很少。中国专利CN 101330165A公开了一种仿生结构的水下超疏油聚合物膜及其制备方法。尽管如此，这些制备方法还存在着很大的缺陷，如对一些表面能很低的油(20mN/m左右)接触角还只能达到120°到130°左右，另外基材还大多局限于硅片上，制备工艺所需费用比较昂贵，与实际应用密切相关的表面坚固性能也未进行考察。所以适合实际需要能真正应用的超疏油表面制备具有重要的理论和实际意义，对我们也是一个巨大的挑战。

工程金属材料铝及其合金在航海，航天，管道运输以及其他许多领域内有着广泛的应用，如可用作雷达和飞机的外壳以及轮船，潜艇的舱体等，就是在日常生活当中也有着重要的用途。如何在工程金属铝及其合金上构造超疏水特别是超疏油表面已成为一个很有前景的研究热点。而从目前的文献来看还没有一种简单实用的同时具有超疏各类水，水溶液，以及各类油的制备方法，因此通过简单的电化学处理分两步来制备具有铝基超疏油表面提供了一种非常重要的实用化制备方法，很有望工业化开发，生产。

发明内容

本发明的目的在于在提供一种超双疏表面的制备方法。

本发明将铝或者铝合金片进行两步电化学处理，再用全氟十八烷基三氯硅烷或者全氟聚甲基丙烯酸酯修饰后，得到的表面具有超双疏性。

一种超双疏表面制备技术，其特征在于该方法依次包括以下步骤：

首先，分别用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗铝或者铝合金片；

然后将硫酸钠水溶液作为电解质溶液，将清洗干净的铝或者铝合金片作阳极，铅板作阴极，在电流密度为5～15mA/cm²常温下进行电化学刻蚀反应2～4小时，清洗，干燥；

再将硫酸水溶液作为电解质，铝或者铝合金片作阳极，铅板作阴极，在0～10℃下以50～100V电压下氧化5～30分钟，清洗，干燥；

最后以全氟十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液或者全氟聚甲基丙烯酸酯的三氟三氯乙烷溶液旋涂到铝或者铝合金片表面，在80℃～120℃下保温1～3小时得到超双疏表面。

本发明所述的硫酸钠水溶液的浓度为0.01～0.1M。

本发明所述的全氟十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液或者全氟聚甲基丙烯酸酯的三氟三氯乙烷溶液的浓度为0.1～1wt％。

本发明克服了诸多超疏水表面比较脆弱，不耐机械作用，长期稳定性较差，从而难以实用的重大缺陷。另外，本发明还在于克服以往大多数超疏水表面只对水或者水溶液超疏而对表面能低得多的油液体难以表现出疏液性甚至超疏性。