專利名稱：一種無氟超疏水銅表面的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種無氟超疏水銅表面的制備方法，制備的超疏水銅表面接觸角可 達(dá)到169°、滑動(dòng)角為3°，并能在室溫至零下20°C以及酸堿性條件下保持超疏水性長期穩(wěn)定。
背景技術(shù)：
超疏水表面一般是指與水的接觸角大于150°的表面，由于水滴不能在超疏水表 面穩(wěn)定的停留，很容易從表面上滾落不留任何痕跡，并且能將表面上的微小顆粒帶走，具有 與荷葉表面相似的自清潔的功能。因此超疏水表面在室外天線、外墻涂料、輪船、生物醫(yī)療 器械、汽車擋風(fēng)玻璃等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。它可以用來防雪、防污染、抗氧化，減阻 降噪以及防止電流傳導(dǎo)等。目前，制備超疏水表面一般需要滿足表面結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)組成 兩方面的要求，即在表面構(gòu)造出微納雙層結(jié)構(gòu)和降低表面能。目前大部分超疏水表面制備 中，含氟聚合物被用來降低表面能以達(dá)到構(gòu)建超疏水表面的目的；但是由于含氟類聚合物 合成條件苛刻，成本較高，并且會(huì)對環(huán)境造成污染，因此制備無氟環(huán)境友好型超疏水表面引 起了科研工作者的廣泛關(guān)注。中國專利CN200810056012在固體表面先用高功率濺射儀沉 積一層金屬銅薄膜，然后采用小功率濺射法對金屬銅薄膜表面進(jìn)行濺射沉積；沉積后能獲 得超疏水表面，并同時(shí)保持良好的導(dǎo)電性能。但是需進(jìn)行化學(xué)沉積，導(dǎo)致工藝復(fù)雜、成本較 高且實(shí)用性較差。中國專利200910077832利用低壓氧化法在銅表面制備超疏水薄膜，雖然 也能達(dá)到超疏水性能，但是要在低壓條件下才能實(shí)現(xiàn)，工藝條件較苛刻；并且該專利沒有敘 述此種金屬銅膜在酸堿介質(zhì)條件下的長期穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無氟超疏水銅表面的制備方法，該方法具有原料易 得、工藝簡單、成本低廉及環(huán)境友好等特點(diǎn)。一種無氟超疏水銅表面的制備方法，其特征在于將銅塊經(jīng)打磨、超聲清洗后浸入 硝酸銀溶液中，取出用蒸餾水清洗凈并晾干；再將銅塊浸入十八硫醇的乙醇溶液中，浸泡后 取出，用無水乙醇清洗凈并晾干，獲得無氟超疏水銅表面。本發(fā)明所述的硝酸銀溶液的濃度為0. 01 0. 05mol/l，浸漬時(shí)間為10 300秒； 浸泡后，銅塊表面沉積一層10-30微米的納米銀層，隨浸泡時(shí)間的增長，表面形貌從納米銀 顆粒變?yōu)橛鹈珷畹挠行蜿嚵?。本發(fā)明所述的十八硫醇的乙醇溶液濃度為0. 1 0. 5mol/l，浸漬時(shí)間為5 60分 鐘。由于銀原子可以與硫醇中硫原子形成化學(xué)鍵，從而在銀粒子表面組裝了一層疏水的硫 醇分子。與一般的自組裝相比，由于銀硫原子間存在化學(xué)鍵，使得這種表面具有較好的穩(wěn)定 性。本發(fā)明的理化性能指標(biāo)如下接觸角(與水)156 169° 日本產(chǎn)接觸角儀
耐酸性(25°C，pHl-6HCL)無變化GB1763-79耐堿性(25°C，pH8-13Na0H)無變化GB1763-79
耐低溫性(_20°C，168h) 無變化本發(fā)明利用的原料成本低、綠色環(huán)保無污染，制備的無氟超疏水銅表面可在酸堿 介質(zhì)以及低溫條件下保持穩(wěn)定的超疏水性能及功效，可用于金屬銅表面的防污、防銹和自 清潔應(yīng)用等方面。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 將銅塊經(jīng)打磨、超聲清洗后浸0. 01 0. 05mol/l的硝酸銀溶液中10 20秒。取 出用蒸餾水清洗干凈并晾干；將銅塊浸入0. 1 0. 5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液中，浸泡 5 60分鐘后取出，用無水乙醇清洗干凈、晾干，制備出的表面形貌為100內(nèi)米左右的小顆 粒。用5μ L的蒸餾水滴于銅塊表面，其接觸角為148°、滑動(dòng)角為10°。實(shí)施例2:將銅塊經(jīng)打磨、超聲清洗后浸入0. 01 0. 05mol/l的硝酸銀溶液中20 30秒。 取出用蒸餾水清洗干凈并晾干；將銅塊浸入0. 1 0. 5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液中，浸 泡5 60分鐘后取出，用無水乙醇清洗干凈、晾干，制備出的表面形貌為珊瑚狀的結(jié)構(gòu)，并 且銀顆粒的粒徑變大。用5μ L的蒸餾水滴于銅塊表面，其接觸角為156°、滑動(dòng)角為5°。實(shí)施例3:將銅塊經(jīng)打磨、超聲清洗后浸入0. 01 0. 05mol/l的硝酸銀溶液中30 50秒。 取出用蒸餾水清洗干凈并晾干；將銅塊浸入0. 1 0. 5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液中，浸 泡5 60分鐘后取出，用無水乙醇清洗干凈、晾干，制備出的表面形貌為羽毛狀的枝晶結(jié) 構(gòu)，每根分支由100納米左右的銀顆粒有序排列形成。用5μ L的蒸餾水滴于銅塊表面，其 接觸角為169°、滑動(dòng)角為3°。考察本樣品的介質(zhì)穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性可知，本樣品的接 觸角在水滴的PH值為1-13的范圍內(nèi)，都能保持穩(wěn)定，并且在零下20°C條件下，保持168小 時(shí)后，其接觸角也沒有明顯變化。實(shí)施例4:將銅塊經(jīng)打磨、超聲清洗后浸入0. 01 0. 05mol/l的硝酸銀溶液中60 120秒。 取出用蒸餾水清洗干凈并晾干。將所得銅塊浸入0. 1 0. 5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液 中，浸泡5 60分鐘后取出，用無水乙醇清洗干凈、晾干。制備出的表面形貌為羽毛狀的枝 晶結(jié)構(gòu)，每根分支由100納米左右的銀顆粒有序排列形成。用5 μ L的蒸餾水滴于銅塊表面， 其接觸角為164°、滑動(dòng)角為3°。
權(quán)利要求
1.一種無氟超疏水銅表面的制備方法，其特征在于將銅塊經(jīng)打磨、超聲清洗后浸入硝 酸銀溶液中，取出用蒸餾水清洗凈并晾干；再將銅塊浸入十八硫醇的乙醇溶液中，浸泡后取 出，用無水乙醇清洗凈并晾干，獲得無氟超疏水銅表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于硝酸銀溶液的濃度為0.01 0. 05mol/l，浸 漬時(shí)間為10 300秒。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于十八硫醇的乙醇溶液濃度為0.1 0. 5mol/ 1，浸漬時(shí)間為5 60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無氟超疏水銅表面的制備方法。本發(fā)明將銅塊浸入硝酸銀溶液中，再浸入十八硫醇的乙醇溶液中獲得無氟超疏水銅表面。超疏水銅表面接觸角可達(dá)到169°、滑動(dòng)角為3°，并能在室溫至零下20℃以及酸堿性條件下保持超疏水性長期穩(wěn)定，可用于金屬銅表面的防污、防銹和自清潔應(yīng)用等方面。
文檔編號C23C22/02GK102102199SQ200910117748
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者張招柱, 徐向輝, 朱小濤, 楊進(jìn), 羅荘竹 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所