[发明专利]一种简便的超疏水锌表面的制备方法

说明书

本发明提供一种简便的超疏水锌表面的制备方法，包括：锌表面预处理步骤，包括采用砂纸对锌片进行打磨，然后进行超声波清洗，再采用干燥箱干燥，得到表面洁净的锌片；制备具有微观结构的表面步骤，包括将完成锌表面预处理的锌片放入盐酸溶液中，对锌表面进行刻蚀反应，再进行超声波清洗并干燥；降低表面能步骤，包括将完成制备具有微观结构的表面的锌片放入硬脂酸无水乙醇溶液中进行表面修饰反应，再进行干燥固化，得到超疏水锌表面。本发明提供了一种操作简单，成本低的制备超疏水锌表面的制备方法，通过本方法制备的超疏水锌表面水滴接触角较大，具有较好的超疏水性能。

技术领域

本发明涉及金属表面改性技术领域，特别涉及一种简便的超疏水锌表面的制备方法。

背景技术

随着仿生学的不断发展，自然界中动植物的特性逐渐被人们发现并研究。这一过程中，人们发现有些动植物表面具有非常特殊的疏水效果，雨后的荷叶表面会有水珠来回滚动，使得表面更加的洁净；水稻叶上珍珠般的水滴；水黾在河面上肆意的奔跑；蜻蜓在雨中可以自由的飞行。这种依靠表面特殊微观结构而实现的超疏水性能在生产和生活中具有非常大的应用价值，因而很多的研究者开始致力于上述现象的研究，分析其表面结构，并试图在其他材料表面实现同样的超疏水性能，尤其是应用广泛地金属表面。

锌是一种极为常见的利用率较高的金属，亦是工业生产中应用较广极为重要的金属材料之一。锌及其合金有着一系列优越性能，使得其在生产以及生活的诸多方面得以应用。但是锌材料的表面是呈亲水性的，这限制了其部分应用。超疏水表面具有超疏水和自清洁的性能,使其不仅在防水防雾、自清洁、抗菌、防腐蚀等方面能发挥其应用价值,而且在防冰防雪、减小船体的摩擦阻力、无损液体传输等方面也极具潜在的应用价值。所以若能将锌表面制备出超疏水的表面，这将大大提高锌的应用价值及邻域。

一般情况下，制备此类超疏水表面需要制备粗糙结构和降低表面能两个要素。目前大多数的制备方法也都从上述两点进行研发。目前已经有很多在金属表面构筑微细结构的技术方法,如化学氧化、电化学沉积和腐蚀等方法，但是这些方法存在与基体材料粘接不牢固、或工艺复杂、或耗资大等问题。

因此，如何解决上述超疏水层与基体粘接不牢，工艺复杂和成本高的问题，提供一种操作简单，成本低的制备超疏水锌表面的方法，成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种简便的超疏水锌表面的制备方法，包括以下步骤：

a)锌表面预处理步骤，包括采用砂纸对锌片进行打磨，然后进行超声波清洗，再采用干燥箱干燥，得到表面洁净的锌片；

b)制备具有微观结构的表面步骤，包括将步骤a)得到的锌片放入盐酸溶液中，对锌表面进行刻蚀反应，再进行超声波清洗并干燥；

c)降低表面能步骤，包括将步骤b)得到的锌片放入硬脂酸无水乙醇溶液中进行表面修饰反应，再进行干燥固化，得到超疏水锌表面。

可选的，所述步骤b)中，盐酸的浓度在0.8-2.0mol/L范围内；

可选的，所述步骤b)中，刻蚀反应的时间在4-8h范围内；

可选的，所述步骤c)中，表面修饰反应的条件包括，修饰反应时间为2h，反应温度45-60℃，干燥温度110℃，干燥时间25min；

可选的，所述步骤a)中，砂纸打磨锌片的步骤包括，先采用500目砂纸打磨，再采用2000目砂纸打磨，最后采用5000目砂纸打磨；

可选的，所述步骤c)中，硬脂酸无水乙醇溶液的浓度为0.1-2.0mol/L。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点：

本发明采用的刻蚀剂为盐酸，盐酸是一种工业上非常常见的化工原料，容易获得，刻蚀操作简单易行；另外，本发明所需设备价格均较为低廉，易于采购，操作简便，易于大规模工业化生产。