本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超疏水銅表面的制備方法。
背景技術(shù)：
銅是一種導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能良好的有色金屬，在工農(nóng)業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用非常廣泛。但當(dāng)銅質(zhì)零部件在低溫潮濕環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，由于銅表面能較高，水分子易吸附聚集在銅表面，因而極易結(jié)冰，嚴(yán)重影響了銅產(chǎn)品的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，給產(chǎn)品和設(shè)備的正常工作帶來(lái)了極大危害。
近年來(lái)，受荷葉等天然超疏水表面的啟發(fā)，與水接觸角大于150°、滾動(dòng)角小于10°的仿生超疏水表面材料的研究受到了廣泛的關(guān)注。已有研究表明，如果賦予材料表面超疏水性，不但可以提高材料表面的疏水性還可以抑制和延緩材料表面結(jié)冰速度。采用化學(xué)沉積法將鋁基材浸泡在氯化銅溶液中從而在鋁表面構(gòu)建了不規(guī)則的銅樹(shù)枝微納結(jié)構(gòu)，然后使用氟硅烷進(jìn)行修飾，獲得了接觸角高達(dá)170°，滾動(dòng)角小于5°的超疏水表面；或者首先采用磁控濺射方法在銅片上制備類(lèi)荷葉的微納結(jié)構(gòu)，然后使用四氟甲烷修飾獲得了超疏水銅并研究了超疏水銅表面在環(huán)境溫度為-10.1 ℃，相對(duì)濕度為40％條件下的結(jié)冰過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在超疏水銅表面的冰層與普通銅片上的相比，結(jié)構(gòu)比較脆弱、蓬松，冰層容易被去除;采用電火花微加工和化學(xué)氧化法在銅片上獲得微納米結(jié)構(gòu)超疏水表面并研究超疏水表面在環(huán)境溫度為-10℃、相對(duì)濕度為50％條件下的結(jié)冰過(guò)程，發(fā)現(xiàn)超疏水銅表面能夠延長(zhǎng)水滴結(jié)冰時(shí)間;利用飛秒激光在銅表面制備了一系列微納米粗糙結(jié)構(gòu)，再用低表面能物質(zhì)十三氟辛基三乙氧基硅烷修飾獲得超疏水銅表面，并研究了超疏水銅表面在環(huán)境溫度為-5 和-10℃下水滴的結(jié)冰過(guò)程，結(jié)果表明，超疏水銅表面可以延遲水滴結(jié)冰，延遲效果與超疏水表面對(duì)水的粘附性有關(guān)，具有低粘附性的超疏水表面具有更優(yōu)異的抑冰性能。
然而，到目前為止，關(guān)于超疏水銅表面在低于-10 ℃條件下的抑冰性報(bào)道很少，而且目前文獻(xiàn)報(bào)道的超疏水銅制備方法大多數(shù)要么需要苛刻的制備條件，要么制備時(shí)間太長(zhǎng).因此，發(fā)展制備時(shí)間更短、制備過(guò)程更簡(jiǎn)單的方法制備超疏水銅并研究超疏水銅在低于-10 ℃條件下的抑冰性具有非常重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種超疏水銅表面的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案在于：
超疏水銅表面的制備方法，包括如下步驟：
（1）銅的預(yù)處理：
將銅片用100mL 無(wú)水乙醇，100mL 稀釋后的鹽酸先后在超聲波環(huán)境下分別清洗10min以除去銅表面的雜質(zhì)、有機(jī)物和氧化物，再用無(wú)水乙醇清洗掉表面殘留的鹽酸；
（2）銅基上沉積蠟燭灰超疏水涂層：
首先在清洗并干燥后的銅片上貼上雙面膠，將貼有雙面膠的銅片放在萬(wàn)用爐上加熱至雙面膠上膠黏劑的熔點(diǎn)，然后撕去雙面膠從而在銅片表面留下一層均勻的膠黏層；
其次點(diǎn)燃蠟燭，待火焰基本穩(wěn)定時(shí)，火焰高大約為３ cm，接著把粘有膠黏層的銅片平放在蠟燭火焰的上方沉積蠟燭灰，沉積５min 后將銅片取下并在常溫下冷卻10min，便得到超疏水銅表面。
所述的將銅片裁成3cm×3cm×0.2mm的小塊。
所述的稀釋后的鹽酸為將濃鹽酸與水按照1：30的體積比進(jìn)行混合。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
本發(fā)明通過(guò)在銅表面沉積蠟燭灰制備出了納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)超疏水銅表面，該表面在室溫下與水滴的接觸角為160°，滾動(dòng)角為１°；在環(huán)境溫度為（-40±10）℃、相對(duì)濕度為65％的條件下，從5 cm 高處滴至超疏水銅試樣表面的水滴可以快速滾落，而滴至普通銅表面的水滴2s 內(nèi)開(kāi)始結(jié)冰。普通銅表面與冰的黏附力是超疏水銅表面與冰的黏附力的4.9倍。在融冰實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)結(jié)冰的水滴在常溫下稍微融化，在微風(fēng)的作用下或稍微傾斜6°就能從超疏水銅表面滑落下來(lái)。與普通的銅表面相比，超疏水銅表面顯示了良好的疏水性和抑冰性能。
具體實(shí)施方式
超疏水銅表面的制備方法，包括如下步驟：
（1）銅的預(yù)處理：
將銅片用100mL 無(wú)水乙醇，100mL 稀釋后的鹽酸先后在超聲波環(huán)境下分別清洗10min以除去銅表面的雜質(zhì)、有機(jī)物和氧化物，再用無(wú)水乙醇清洗掉表面殘留的鹽酸；
（2）銅基上沉積蠟燭灰超疏水涂層：
首先在清洗并干燥后的銅片上貼上雙面膠，將貼有雙面膠的銅片放在萬(wàn)用爐上加熱至雙面膠上膠黏劑的熔點(diǎn)，然后撕去雙面膠從而在銅片表面留下一層均勻的膠黏層；
其次點(diǎn)燃蠟燭，待火焰基本穩(wěn)定時(shí)，火焰高大約為３ cm，接著把粘有膠黏層的銅片平放在蠟燭火焰的上方沉積蠟燭灰，沉積５min 后將銅片取下并在常溫下冷卻10min，便得到超疏水銅表面。
所述的將銅片裁成3cm×3cm×0.2mm的小塊。
所述的稀釋后的鹽酸為將濃鹽酸與水按照1：30的體積比進(jìn)行混合。