專利名稱：一種在鋁表面制備超親水浸潤(rùn)表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在鋁表面制備具有超親水特性的薄膜材料的方法，該薄膜材料適于于需要超親水固體表面，可以應(yīng)用于需要鋁表面的各種領(lǐng)域，屬于薄膜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，人們從荷葉效應(yīng)中得到啟發(fā)，正在嘗試各種超疏水的制作，使固體表面具有超疏水性能，從而應(yīng)用在不同的領(lǐng)域.這樣的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在許多領(lǐng)域像我們?nèi)粘Ｉ钪械慕ㄖ?，汽車上面的超疏水自清潔玻璃，防霧鏡等.目前對(duì)鋁表面的浸潤(rùn)性研究主要集中在超疏水表面，從而達(dá)到其表面自清潔的目的。Lijun Liu, JiashouZhao, Yi Zhang, Fan Zhao,Yanbo Zhang. Fabrication of superhydrophobic surfaceby hierarchical growth of lotus-leaf-like boehmite on aluminum foil. Journal of Colloid and Interface Science 358 (2011) 277 - 283. Yonggang Guoj QihuaWang, Tingmei Wang. Facile fabrication of superhydrophobic surface with micro/nanoscale binary structures on aluminum substrate. Applied Surface Science257(2011)5831 - 5836.這兩片文獻(xiàn)報(bào)道了在鋁表面制備超疏水薄膜性能研究成果。上面方法都是使鋁的表面實(shí)現(xiàn)了超疏水。在自然界中，固體的表面基本上都是親水的狀態(tài)，雖然是親水的，但是達(dá)到超親水還需要進(jìn)一步的構(gòu)造形貌。而目前對(duì)鋁表面超親水的研究還很少，特別是一種長(zhǎng)期穩(wěn)定超親水鋁表面的制備。所以我們發(fā)明了一種在鋁表面制備超親水的簡(jiǎn)易方法，開拓其應(yīng)用。鋁是一種應(yīng)用很廣的材料。當(dāng)應(yīng)用在空調(diào)散熱器上時(shí)，由于其本身的浸潤(rùn)性能，本征接觸角比較大，可以達(dá)到60°左右，使得空調(diào)的能耗比較大，而且可以在散熱片之間形成水橋，腐蝕其表面。而當(dāng)表面達(dá)到成超親水時(shí)，水可以很好的鋪展，從而排走，不會(huì)形成水橋，這樣的話一是可以大大降低其能耗，二是可以很大程度延緩其腐蝕。而空調(diào)的能耗和防腐蝕是空調(diào)技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。所以，在鋁表面制作本征超親水薄膜很重要也很有必要·

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是，提供一種使鋁表面達(dá)到超親水的制作方法，通過(guò)在其表面形貌的構(gòu)造，增加粗糙度以減少其表面與水的接觸角，實(shí)現(xiàn)鋁表面長(zhǎng)期穩(wěn)定的超親水性能。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是把純鋁放在氯化銅的溶液中，通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)置換反應(yīng)，在鋁表面制備出具有特殊形貌的銅表面，從而構(gòu)造微納結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)超親水。本發(fā)明一種在鋁表面制備超親水浸潤(rùn)表面的方法，其特征在于，包括以下步驟(I)純鋁片分別用甲苯、丙酮、乙醇進(jìn)行超聲，用去粒子水沖洗干凈，放在HCl溶液中浸泡去除表面氧化物，待用。HCl溶液優(yōu)選濃度1M，浸泡時(shí)間為10s。
(2)配置O. OOlM - O. OlM的CuCl2溶液，將清洗好的鋁片馬上放入配好的溶液中，在室溫下反應(yīng)5min - ISOmin后，拿出來(lái)用去離子水沖洗干凈，自然晾干。經(jīng)過(guò)接觸角測(cè)量和掃描電鏡分析，樣品的表面形成了樹枝狀的微納粗糙結(jié)構(gòu)，在鋁表面形成了一層粗糙度很大的微納結(jié)構(gòu)，這層微納結(jié)構(gòu)由樹枝裝的納米結(jié)構(gòu)和樹裝的微米結(jié)構(gòu)組成，在微米中間存在著大量的空氣間隙，并且由于銅也具有很高的表面能，使得這兩種結(jié)構(gòu)復(fù)合了親水模型，水滴在其表面結(jié)構(gòu)塌陷形成Wenzel接觸，從而使表面產(chǎn)生超親水性能而且在室溫下3個(gè)月接觸角基本不發(fā)生變化，穩(wěn)定性很好。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的特征在于，經(jīng)過(guò)很簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)在鋁表面構(gòu)造微納形貌就可以制得穩(wěn)定性很好的超親水表面。一來(lái)可以節(jié)省成本，二是工藝非常簡(jiǎn)單。在空調(diào)散熱片上，明顯改善了散熱行和抗腐蝕性。



圖I為實(shí)施例I所得樣品的掃描電鏡照片；圖2為實(shí)施例I水滴在超親水表面的接觸角測(cè)試圖。
具體實(shí)施例方式以下用兩個(gè)實(shí)施例子來(lái)進(jìn)一步介紹本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。實(shí)施例I :I.純鋁片用甲苯、丙酮、乙醇各超聲15min，用去粒子水沖洗干凈，放在IM HCL溶液中浸泡IOs (去除表面氧化物)，待用2.配置O. 005M的CuCl2溶液，將清洗好的鋁片迅速放入配好的溶液中，在室溫下反應(yīng)ISOmin后，拿出來(lái)用去粒子水沖洗干凈。自然晾干。所得樣品的掃描電鏡照片見(jiàn)圖I ;水滴在超親水表面的接觸角測(cè)試圖，見(jiàn)圖2。而且在室溫下3個(gè)月接觸角基本不發(fā)生變化，穩(wěn)定性很好。實(shí)施例2:I.純鋁片用甲苯、丙酮、乙醇各超聲15min，用去粒子水沖洗干凈，放在IM HCL溶液中浸泡IOs (去除表面氧化物)，待用2.配置O. OlM的CuCl2溶液，將清洗好的鋁片迅速放入配好的溶液中，在室溫下反應(yīng)60min后，拿出來(lái)用去粒子水沖洗干凈。自然晾干。同樣具有由樹枝裝的納米結(jié)構(gòu)和樹裝的微米結(jié)構(gòu)組成的微納結(jié)構(gòu)，水滴在其表面結(jié)構(gòu)塌陷形成Wenzel接觸，從而使表面產(chǎn)生超親水性能而且在室溫下3個(gè)月接觸角基本不發(fā)生變化，穩(wěn)定性很好。
權(quán)利要求
1.一種在鋁表面制備超親水浸潤(rùn)表面的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)純鋁片分別用甲苯、丙酮、乙醇進(jìn)行超聲，用去粒子水沖洗干凈，放在HCl溶液中浸泡去除表面氧化物，待用； (2)配置O.OOlM - O. OlM的CuCl2溶液，將清洗好的鋁片馬上放入配好的溶液中，在室溫下反應(yīng)5min — 180min后,拿出來(lái)用去離子水沖洗干凈，自然晾干。
2.按照權(quán)利要求I的方法，其特征在于，HCl溶液濃度為1M，浸泡時(shí)間為10s。
全文摘要
一種在鋁表面制備超親水浸潤(rùn)表面的方法，屬于薄膜技術(shù)領(lǐng)域。純鋁片分別用甲苯、丙酮、乙醇進(jìn)行超聲，用去粒子水沖洗干凈，放在HCl溶液中浸泡去除表面氧化物，待用。配置0.001M－0.01M的CuCl2溶液，將清洗好的鋁片迅速放入配好的溶液中，在室溫下反應(yīng)5min－180min后，拿出來(lái)用去離子水沖洗干凈，自然晾干。本發(fā)明在鋁表面構(gòu)造微納形貌就可以制得穩(wěn)定性很好的超親水表面。一來(lái)可以節(jié)省成本，二是工藝非常簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102825260SQ20121022446
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者王波, 裴明德, 胡德志, 劉晶冰, 宋雪梅, 朱滿康, 侯育冬, 張銘, 王如志, 汪浩, 嚴(yán)輝 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)