本发明专利技术公开了一种铜表面梯度润湿自组装膜的制备方法，包括如下步骤：(1)采用电化学沉积法，在铜片表面沉积一层Cu(OH)2前驱物；(2)电沉积后的铜片，经高温脱水后，在铜表面生成一层黑色的CuO；(3)采用自组装法，向步骤(2)得到的铜片逐渐滴加浓度为0.05mmol/L～0.5mmol/L的脂肪酸乙醇溶液，滴加时间为1min～10min，滴加结束后用无水乙醇冲洗，室温晾干后，得到铜表面梯度润湿自组装膜。与传统的在底材上镀上贵重金属金、银相比，本发明专利技术只需通过在底材上进行简单的电化学镀然后经脱水处理即可得到自组装所需的基底；电化学沉积法具有原料低廉且能重复使用、制备的CuO阵列均匀稳定、工艺流程简单、制备时间短等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及梯度润湿自组装膜及其制备方法，特别是。
技术介绍
梯度润湿性材料是一种通过表面形貌结构和表面化学组分的连续变化从而达到表面物理和化学性质沿平行于表面方向连续变化的材料。通常，按照引起梯度性质变化的本质可将其分为化学组成梯度表面和微结构梯度表面两种。近年来，表面润湿性梯度材料在生物相容性、诊断学、纳米摩擦学、微流体、液体自输运等领域得到广泛应用，尤其在促进液滴和微流体移(流)动以及强化气相滴状凝结换热过程和微热管散热性能方面有重要的应用。张希教授等在2006年Langmuir杂志上报道了在粗糙的金表面上通过正十二烷基硫醇和11-巯基十一醇这2种不同表面能的单分子层的自组装，从而实现表面从超疏水到超亲水的连续变化。周亚丽等在2009年材料导报杂志上报道了在粗糙的银表面上通过调节正十二烷基硫醇溶液的浓度或滴加速度，能在同一银表面的不同位置实现从疏水性到超疏水性的梯度润湿性调控。但以上方法都需要在底材上镀上一层金、银贵金属，存在原料价格昂贵、制备工艺复杂等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出，该方法是以脂肪酸单分子层膜在铜基底上自组装制备出梯度润湿性表面，其原料价格低廉、环保无污染，制备方法简单。本专利技术的目的通过如下技术方案实现本专利技术在制备过程中，首先以预处理后铜片为阳极，石墨或钼电极为阴极，以碱溶液为电解液，在一定电压下电化学反应，使铜表面沉积一层Cu(OH)2前驱物，再将铜表面置于高温条件下脱水，使铜表面生成黑色的CuO阵列；然后采用自组装法，将该铜片置于烧杯中，逐渐加入脂肪酸乙醇溶液，自组装完后用无水乙醇冲洗去除物理吸附的脂肪酸，室温晾干后得到铜表面的梯度润湿自组装膜。该过程中可通过调节脂肪酸乙醇溶液的滴加速度及滴加时间制备出不同梯度范围及长度的梯度润湿自组装膜。具体制备方法如下—种铜表面梯度润湿自组装膜的制备方法，包括如下步骤(1)采用电化学沉积法，在铜片表面沉积一层Cu (OH) 2前驱物；(2)电沉积后的铜片，经高温脱水后，在铜表面生成一层黑色的CuO ；(3)采用自组装法，向步骤(2)得到的铜片逐渐滴加浓度为0. 05mmol/L 0. 5mmol/L的脂肪酸乙醇溶液，滴加时间为Imin lOmin，滴加结束后用无水乙醇冲洗，室温晾干后，得到铜表面梯度润湿自组装膜。优选地，步骤(1)所述电化学沉积的条件是以预处理后的铜片为阳极，石墨或钼电极为阴极，0. 5mol/L 5mol/L的碱溶液为电解液，电流强度为IOOmA 500mA，电沉积时间为 Imin IOmin。优选地，所述的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。优选地，步骤(1)所述铜片还经过如下预处理将铜片分别连续在摩尔浓度为 2mol/L的盐酸、丙酮、乙醇、去离子水中各超声清洗5min。优选地，步骤⑵所述高温脱水的条件为温度150°C 220°C，脱水池 4h。优选地，所述的脂肪酸为癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸或硬脂酸。上述制备的铜表面梯度润湿自组装膜的梯度接触角范围约为18° 140°。采用电化学沉积法，使铜表面沉积一层Cu (OH) 2前驱物，经高温脱水后铜表面生成黑色的CuO阵列，带有黑色CuO阵列的铜表面呈现出良好的亲水性。再通过脂肪酸与CuO 阵列之间发生酸碱反应，在羧酸阴离子与金属阳离子形成离子键，从而在铜表面形成自组装单层膜，其中，CuO阵列对于铜表面梯度润湿自组装膜的制备起着极其重要的作用。由于脂肪酸的末端基团为甲基，具有一定的疏水性，因此随着自组装液液面的上升，铜表面的自组装时间由下端至上端逐渐递减，即铜表面的脂肪酸疏水基团甲基密度由下端至上端逐渐递减，铜表面下端呈现出较好的疏水性，而上端呈现出较好的亲水性，从而得到铜表面梯度润湿自组装膜。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点(1)与传统的在底材上镀上贵重金属金、银相比，本专利技术只需通过在底材上进行简单的电化学镀然后经脱水处理即可得到自组装所需的基底；电化学沉积法具有原料低廉且能重复使用、制备的CuO阵列均勻稳定、工艺流程简单、制备时间短等优点。(2)与传统通过亲疏水两种物质在基材表面制备梯度润湿自组装膜相比，本专利技术只需单种物质在基材表面自组装即可得到梯度润湿自组装膜；(3)本专利技术制备方法简单易行，原料易得、价格低廉、环保无污染。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述，但本专利技术保护的范围并不局限于实施例。实施例1(1)将铜片分别连续在摩尔浓度为2mol/L的盐酸、丙酮、乙醇、去离子水中各超声清洗5min，再以预处理后的铜片为阳极，石墨电极为阴极，0. 5mol/L的氢氧化钾溶液作为电解液，电流强度为400mA，电沉积时间为lOmin，直至铜片表面沉积上一层蓝色的Cu(OH)2 前驱物；(2)将步骤(1)电沉积后的铜片，置于150°C下高温脱水3.证后取出，铜片表面生成一层黑色的CuO ；(3)采用自组装法，将步骤(2)中得到的铜片置于烧杯中，逐渐滴加浓度为 0. 05mmol/L的癸酸乙醇溶液，滴加时间为lOmin，滴加结束后用无水乙醇冲洗，室温晾干后，得到铜表面梯度润湿自组装膜。将所得到的铜表面梯度润湿自组装膜等分为8个点，并采用德国Dataphysics 公司的0CA-40型接触角测定仪对其进行测试，测试结果为18°、31°、46°、58°、76°、83° ,112° ,138° 。实施例2(1)将铜片分别连续在摩尔浓度为2mol/L的盐酸、丙酮、乙醇、去离子水中各超声清洗5min，再以预处理后的铜片为阳极，钼电极为阴极，l.Omol/L的氢氧化钾溶液作为电解液，电流强度为200mA，电沉积时间为lOmin，直至铜片表面沉积上一层蓝色的Cu(OH)2前驱物；(2)将步骤(1)电沉积后的铜片，置于160°C下高温脱水3.证后取出，铜片表面生成一层黑色的CuO ；(3)采用自组装法，将步骤(2)中得到的铜片置于烧杯中，逐渐滴加浓度为 0. lmmol/L的月桂酸乙醇溶液，滴加时间为lOmin，滴加结束后用无水乙醇冲洗，室温晾干后，得到铜表面梯度润湿自组装膜。将所得到的铜表面梯度润湿自组装膜等分为8个点，并采用德国Dataphysics 公司的0CA-40型接触角测定仪对其进行测试，测试结果为18°、30°、47°、58°、75°、 84° ,113° ,139° 。实施例3(1)将铜片分别连续在摩尔浓度为2mol/L的盐酸、丙酮、乙醇、去离子水中各超声清洗5min，再以预处理后的铜片为阳极，钼电极为阴极，2. Omol/L的氢氧化钠溶液作为电解液，电流强度为200mA，电沉积时间为7min，直至铜片表面沉积上一层蓝色的Cu(OH)2前驱物；(2)将步骤(1)电沉积后的铜片，置于170°C下高温脱水池后取出，铜片表面生成一层黑色的CuO ；(3)采用自组装法，将步骤(2)中得到的铜片置于烧杯中，逐渐滴加浓度为 0. lmmol/L的肉豆蔻酸乙醇溶液，滴加时间为lOmin，滴加结束后用无水乙醇冲洗，室温晾干后，得到铜表面梯度润湿自组装膜。将所得到的铜表面梯度润湿自组装膜等分为8个点，并采用德国Dataphysics 公司的0CA-40型接触角测定仪对其进行测试，测试结果为18°、32°、46°、58°、77°、 85° ,113°本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程江，黄子恒，皮丕辉，文秀芳，徐守萍，杨卓如，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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