一种在金属基体表面制备超疏水膜的简便方法技术

本发明专利技术涉及超疏水表面的制备技术，具体是一种在金属基体表面制备超疏水膜的简便方法。将金属基体依次用乙醇、去离子水清洗表面，吹干待用；采用电化学方法，在浓度为１０－１～１ｍｏｌ／Ｌ脂肪酸ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＣＯＯＨ（ｎ＝１０～１６）的乙醇溶液中，对清洗后基体和作为阴极的铂电极施加电流或电压，处理后阳极金属基体表面出现脂肪酸－金属络合物膜层，吹干即得超疏水膜。本发明专利技术操作简单易行，不需要昂贵的设备。所制备的超疏水表面可望应用于金属防蚀、防水及自清洁等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超疏水表面的制备技术，具体是一种在金属基体表面制备超疏水膜的 简便方法。
技术介绍
润湿性能是固体表面的一个重要特征，一般认为，水在固体表面的接触角> 150°，该表面呈超疏水状态。实践证明，超疏水表面不仅具有自清洁功能，而且还具有防电 流传导、防腐蚀、防水、防雾、防污染等功能。因此，其在液体输送、微量分析等领域具有广泛 的应用前景。研究发现，微/纳米尺度的粗糙结构以及低表面自由能是构筑超疏水表面的两 个必要条件。基于该理论，研究者提出多种构筑超疏水表面的方法，如微机械加工法、等 离子体刻蚀法、化学气相沉积法、化学刻蚀法、电化学沉积法等。但是，这些方法的思路均 是先在金属表面构建粗糙结构，然后对表面进行低表面能物质修饰，进而可得到超疏水表 面。这说明，采用上述方法制备超疏水表面至少需要两步。为此，江雷提出一步法制备超 i^/K^ffl (Shutao Wang, Lin Feng, LeiJiang. Advanced Materials. 2006,18, 767-770), 具体为，将铜等金属浸入0. OlM十四酸的乙醇溶液中3 5天后，铜表面会形成脂肪酸 盐超疏水膜层。为缩短处理时间，郗金明(郗金明，孟海风，江雷.中国专利，申请号 200710177876. 3. Jinming Xi,Shutao Wang，Lin Feng,et al.Appl.Phys. Lett. ,2008,92 053102.)提出采用电化学沉积的方法，在0. 5mol/L脂肪酸溶液中，在阴、阳极间(以铜为阳 极，其他金属为阴极)施加5V电压，在作为阴极的金属表面沉积一层脂肪酸盐超疏水表面， 该过程所需时间可缩减为3小时。该方法的原理是，铜首先发生阳极溶解反应，以Cu2+的形 式进入溶液，并与脂肪酸根络合，随后，扩散到阴极附近的金属络合物会在作为阴极的金属 表面析出。但是这种方法中处理时间仍然很长，有必要开发更为快速的方法，以便于其在工 业生产中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速、简便的在金属基体表面制备超疏水膜的简便方 法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为1)基体清洗将金属基体依次用乙醇、去离子水清洗表面，氮气吹干待用；2)超疏水膜的制备采用电化学方法，在浓度为10_2 lmol/L脂肪酸CH3(CH2) C00H(n = 10 16)的乙醇溶液中，对清洗后基体和作为阴极的钼电极施加直流电压，处理 后阳极金属基体表面出现脂肪酸_金属络合物膜层，吹干即得超疏水膜。所述步骤2)中，施加的直流电压为10 50V，时间为30min 2h。所述金属基体 为铜、锌、镁、铁或银。本专利技术所具有的优点采用电化学方法加快金属的阳极溶解，此时阳极附近金属 离子(如Cu2+、Zn2+等)浓度相对较高，它们会迅速与溶液中的脂肪酸根络合。当阳极附近 所形成的脂肪酸_金属络合物浓度高于其在乙醇中的溶解度时，脂肪酸_金属络合物会在 阳极表面析出，进而在阳极形成一层脂肪酸络合物超疏水膜层，同时进一步缩短了成膜时 间，本专利技术操作简单易行，不需要昂贵的设备。所制备的超疏水表面可望应用于金属防蚀、 防水及自清洁等领域。附图说明图1为本专利技术实施例在铜基体制备超疏水表面的接触角测量结果图。图2为本专利技术实施例在黄铜基体制备超疏水表面的接触角测量结果图。图3为本专利技术实施例在锌基体制备超疏水表面的接触角测量结果图。具体实施例方式实施例11)基体清洗将铜基体依次用乙醇、去离子水清洗表面，氮气吹干待用；2)超疏水膜的制备采用电化学方法，在25 V 0. 5mo VLCH3 (CH2) 12C00H的乙 醇溶液中，对清洗后铜基体和作为阴极的钼电极间施加IOV直流电压，处理Ih后铜表面 出现蓝色脂肪酸-铜络合物膜层，经氮气吹干，该膜层即呈超疏水状态，表面接触角为 151.3 士 3° (参见图 1)。实施例21)基体清洗依次用乙醇、去离子水清洗黄铜(28wt. % Zn,72wt. % Cu)表面，氮 气吹干待用；2)超疏水膜的制备采用电化学方法，在25°C 0. 3mol/LCH3(CH2)12COOH的乙醇 溶液中，对清洗后黄铜基体和作为阴极的钼电极间施加40V直流电压，处理2h后黄铜表面 出现浅蓝色脂肪酸-金属络合物膜层，经氮气吹干，该膜层即呈超疏水状态，表面接触角为 154. 7士3° (参见图 2)。实施例31)基体清洗将锌基体依次用乙醇、去离子水清洗表面，氮气吹干待用；2)超疏水膜的制备采用电化学方法，在25 °C 0. ImoVLCH3 (CH2) 12C00H的乙 醇溶液中，对清洗后锌基体和作为阴极的钼电极间施加30V直流电压，处理2h后锌表面 出现白色脂肪酸-锌络合物膜层，经氮气吹干，该膜层即呈超疏水状态，表面接触角为 152. 5士3° (参见图 3)。实施例41)基体清洗将镁基体依次用乙醇、去离子水清洗表面，氮气吹干待用；2)超疏水膜的制备采用电化学方法，在25 V ImoVLCH3(CH2)14COOH的乙醇 溶液中，对清洗后锌基体和作为阴极的钼电极间施加IOV直流电压，处理30min后锌表 面出现白色脂肪酸-锌络合物膜层，经氮气吹干，该膜层即呈超疏水状态，表面接触角为 151. 2士3°。实施例51)基体清洗将银基体依次用乙醇、去离子水清洗表面，氮气吹干待用；2)超疏水膜的制备采用电化学方法，在25°C 0. 5mol/LCH3 (CH2) 16C00H的乙醇溶 液中，对清洗后锌基体和作为阴极的钼电极间施加50V直流电压，处理60min后锌表面出现 白色脂肪酸_锌络合物膜层，经氮气吹干，该膜层即呈超疏水状态。实施例61)基体清洗将铁基体依次用乙醇、去离子水清洗表面，氮气吹干待用；2)超疏水膜的制备采用电化学方法，在25 V 0. 5mol/LCH3 (CH2)10COOH的乙醇 溶液中，对清洗后锌基体和作为阴极的钼电极间施加30V直流电压，处理90min后锌表 面出现白色脂肪酸_锌络合物膜层，经氮气吹干，该膜层即呈超疏水状态，表面接触角为 154. 0士3°。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在金属基体表面制备超疏水膜的简便方法，其特征在于：　　１）基体清洗：将金属基体依次用乙醇、去离子水清洗表面，氮气吹干待用；　　２）超疏水膜的制备：采用电化学方法，在浓度为１０↑［－２］～１ｍｏｌ／Ｌ脂肪酸ＣＨ↓［３］（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ］ＣＯＯＨ（ｎ＝１０～１６）的乙醇溶液中，对清洗后基体和作为阴极的铂电极施加直流电压，处理后阳极金属基体表面出现脂肪酸－金属络合物膜层，吹干即得超疏水膜。

【技术特征摘要】
一种在金属基体表面制备超疏水膜的简便方法，其特征在于1)基体清洗将金属基体依次用乙醇、去离子水清洗表面，氮气吹干待用；2)超疏水膜的制备采用电化学方法，在浓度为10 2～1mol/L脂肪酸CH3(CH2)nCOOH(n＝10～16)的乙醇溶液中，对清洗后基体和作为阴极的铂电极施加直流电压，处理后阳极金...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，张盾，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]