[发明专利]梯度阳极氧化法制备高效空气集水铜表面的方法

说明书

本发明公开了一种通过梯度阳极氧化法制备高效空气集水铜表面的方法，属于界面化学技术领域。本发明利用多孔掩模与梯度阳极氧化处理技术相结合，对目标样品表面进行处理，能够实现具有单向浸润性梯度，亲水‑疏水相间表面的制备。本发明利用铜表面本身固有的浸润性和导电性，结合多孔掩模与梯度阳极氧化处理技术，以仿沙漠甲虫亲水‑疏水相间表面提高集水效率为理论基础，制备出了多种亲水/疏水区域面积比例不同的亲水‑疏水相间的铜表面，同时创新地在亲水‑疏水相间的铜表面上引入一个单向的浸润性梯度，解决了集水铜表面快速重建的技术问题，实现了铜表面集水效率的提高。

技术领域

本发明属于界面化学技术领域，具体涉及一种梯度阳极氧化法制备高效空气集水铜表面的方法。

背景技术

科技发展在给人们带来诸多便利的同时，也给人们带来了严重的环境问题，特别是水污染和土地沙漠化，淡水资源的严重匮乏已经成为全球性问题。因此，如何获取淡水资源，成为了一个热门的课题。空气取水技术为解决淡水匮乏问题提供了一种新思路，然而相对传统的空气取水技术虽然可以实现一定的取水效果，但较低的集水效率，成为了其推广的一个瓶颈。通过对自然界生物表面集水性能的研究和模仿，新型仿生集水材料有望成为解决水资源匮乏的新途径。

发明内容

针对当前空气取水领域中存在的问题，本发明设计了一种通过简单的多孔掩模与梯度阳极氧化处理技术结合制备出具有单向浸润性梯度的亲水-疏水相间铜表面。本发明通过利用铜表面本身固有的浸润性和导电性，结合多孔掩模与梯度阳极氧化处理技术，以仿沙漠甲虫亲水-疏水相间表面提高集水效率为理论基础，制备出了多种亲水/疏水区域面积比例不同的亲水-疏水相间的铜表面，同时创新地在亲水-疏水相间的铜表面上引入一个单向的浸润性梯度，解决了集水铜表面快速重建的技术问题，实现了铜表面集水效率的提高。本发明制备的产品无需进行后续处理就可直接用于湿环境中的空气集水，产品表面易清理，重复性好。并且本发明制备方法简单，周期短，产品成本低，使用方便，可以大规模生产。

本发明提供的梯度阳极氧化法制备高效空气集水铜表面的方法，具体步骤为：

第一步，电解液的制备；

第二步，目标样品表面预处理；

第三步，阳极氧化法制备梯度浸润性亲水-疏水相间表面：

首先将目标样品一面与绝缘多孔掩模板紧密贴合，掩模板的孔直径大小为0.3～1.5mm，孔边缘间距为0.3～0.8mm，然后采用直流稳压电源对铜片与掩模板贴合面放入电解液中进行阳极氧化处理，阳极为目标样品，阴极为4.0cm×2.0cm的片状铂电极，两电极所在平面相互平行且间距为0.5～1.5cm，控制阳极氧化过程的电流为1.0～2.0A，同时控制电解液的液面从目标样品顶端直至底端持续匀速下降，以获得沿铜片方向的表面浸润性梯度；处理完成后，取出目标样品，去除掩模板，然后用去离子水清洗之后自然晾干。

本发明的优点在于：

1、本发明通过利用铜表面本身固有的浸润性和导电性，结合多孔掩模与阳极氧化处理技术，利用亲水-疏水相间表面提高集水效率为理论基础，制备出了多种亲水/疏水区域面积比例不同的亲水-疏水相间的铜表面，实现了铜表面集水效率的提高。

2、本发明制备的梯度浸润性亲水-疏水相间铜表面，有效的解决了普通疏水铜表面集水效率较低的问题，利用梯度阳极氧化处理技术在亲水-疏水相间铜表面引入了一个单向的浸润性梯度，解决了集水铜表面快速重建的技术问题，进一步实现了铜表面集水效率的提高。

3、本发明使用的多孔掩模与梯度阳极氧化处理相结合的技术，可通过简单的更换掩模板制备亲水/疏水区域面积比例不同的亲水-疏水相间的铜表面，从而实现集水效率的调节。

4、本发明使用的多孔掩模与梯度阳极氧化处理相结合的技术，可通过简单的氧化时间及电流密度的调节，实现铜表面不同浸润性梯度的调节，从而实现集水效率的调节。