本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面，形成于金屬基材表面，其包括金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)和疏水薄膜，其中，疏水薄膜自組裝于所述金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)表面，所述金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)包括多個垂直于金屬基材縱向生長并排列緊密的銅銀微納米錐，所述疏水薄膜由低表面能物質(zhì)自組裝而成。與一般的自組裝相比，本發(fā)明專利技術(shù)的金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面的疏水劑長鏈硫醇的巰基和銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)最外層的銀離子形成了穩(wěn)定常數(shù)大的配位鍵，使得這種表面具有較好的穩(wěn)定性，使其具有耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶液、耐高溫和耐低溫性。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于固體表面制備微米或/和納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及。
技術(shù)介紹
在自然界中，荷葉效應(yīng)已引起了越來越多研究者的關(guān)注。荷葉效應(yīng)的形成，主要由兩個因素來控制，一個是表面形貌，另一個是表面的化學(xué)狀態(tài)。Y T Cheng(Nanotechnology, 17 (5)，1359-1362)的一項研究表明，荷葉表面具有二級微觀結(jié)構(gòu)，即直徑5-9 u m,高度1-20 u m的微米結(jié)構(gòu)，微米結(jié)構(gòu)上分布直徑約為124nm的納米級絨毛結(jié)構(gòu)，并且表明含有低表面能的蠟質(zhì)。研究表明，含有多級結(jié)構(gòu)的荷葉的接觸角為142°，只含有微米結(jié)構(gòu)的荷葉的接觸角為126°，只含有蠟質(zhì)的表面接觸角為74°。說明微觀結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)形態(tài)共同決定了超疏水特性。超疏水表面是指接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面。由于其具有防水、防霧、自清潔等特點，在基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用中具有重要意義。超疏水表面的實際應(yīng)用需要解決兩個關(guān)鍵問題:第一是具有耐腐蝕性，即具備耐酸、耐堿、及耐有機(jī)溶劑性，第二是具備足夠的界面結(jié)合強(qiáng)度。目前關(guān)于超疏水表面的制備已有相關(guān)報道，其中一些由金屬通過氧化后形成的超疏水表面大多數(shù)不耐酸且質(zhì)地松軟極易脫落，而另一些高分子超疏水表面在高溫條件下由于分子的流動性易導(dǎo)致失效；此外，還有一些超疏水性材料沒有足夠的界面結(jié)合強(qiáng)度，使用一段時間后疏水薄膜易脫落而失效。以上這些缺陷，大大制約了超疏水表面材料的實際應(yīng)用。因此，專利技術(shù)一種耐腐蝕性及具有較高穩(wěn)定性的超疏水表面材料是非常必要的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對現(xiàn)有超疏水性材料存在的上述不足，提供一種金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面。金屬銅銀微納米多級結(jié)上具有一層疏水層，其結(jié)構(gòu)特點和材料表面本身的疏水性能共同作用，產(chǎn)生了優(yōu)異的疏水性能；其制備方法為分步化學(xué)沉積方法，即在材料表面形成類似荷葉結(jié)構(gòu)的微納米多級結(jié)構(gòu)，再利用化學(xué)自組裝原理在微納米多級結(jié)構(gòu)表面組裝一層有機(jī)硫醇類疏水物質(zhì),從而達(dá)到整個材料的疏水性。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下: 一種金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面，形成于金屬基材表面，其包括金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)和疏水薄膜，其中，疏水薄膜自組裝于所述金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)表面，所述金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)包括多個垂直于金屬基材縱向生長并排列緊密的銅銀微納米錐，所述疏水薄膜由低表面能物質(zhì)自組裝而成。為了得到更高的接觸角，以上金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面進(jìn)一步優(yōu)選為以下結(jié)構(gòu):所述金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)包括由銅微米錐構(gòu)成的一級結(jié)構(gòu)和銀納米顆粒構(gòu)成的二級結(jié)構(gòu)，所述銀納米顆粒生長于銅微米錐上，所述一級結(jié)構(gòu)的高度為0.8?Sum，底部直徑為0.5?5 ii m，所述銀納米顆粒直徑為50?500nm。優(yōu)選地，所述疏水薄膜為厚度4?20nm的有機(jī)物膜。該有機(jī)物膜能完全覆蓋所述金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)且同時保持該結(jié)構(gòu)的形貌完整。一種金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面的制備方法，包括以下步驟: 第一步、選取金屬基材，將金屬基材進(jìn)行表面除油處理和酸洗處理；表面除油處理和酸洗處理按照常規(guī)方法進(jìn)行，且不限定處理的先后順序，但優(yōu)選依次進(jìn)行表面除油處理和酸洗處理； 其中，所述的金屬基材可為任何合適的金屬板材，例如銅、鋁、鎳或鐵質(zhì)的板材； 所述的表面除油處理是指將金屬基材表面粘附的油污等有機(jī)物質(zhì)去除的處理工序； 所述的酸洗處理是指將金屬基材表面的氧化物層用酸液去除的工序； 第二步、將經(jīng)第一步處理后的金屬基材浸入化學(xué)鍍銅用活化液中進(jìn)行活化；其中，化學(xué)鍍銅用活化液可為一種公開的或商用的常規(guī)化學(xué)鍍銅用活化液，如PdCl2或SnCl2溶液,其濃度根據(jù)業(yè)內(nèi)常識進(jìn)行選取； 用化學(xué)鍍銅用活化液例如PdCl2或SnCl2溶液進(jìn)行活化的作用是使下一步的化學(xué)沉積液中的銅離子首先在這些活性的金屬鈀粒子或錫粒子上被還原，而這些被還原的金屬銅晶核本身又成為銅離子的催化層，使銅的還原反應(yīng)繼續(xù)在這些新的銅晶核表面上進(jìn)行； 第三步、將活化后的金屬基材放入配置好的鍍銅化學(xué)沉積液中進(jìn)行化學(xué)沉積，鍍銅化學(xué)沉積液的組成成分及濃度為:硫酸銅和/或氯化銅0.02?0.2mol/L、硫酸鎳和/或氯化鎳0.001?0.01mol/L、絡(luò)合劑0.02?0.2mol/L、硼酸0.2?2mol/L、次亞磷酸鈉0.2?2mol/L以及結(jié)晶調(diào)整劑5?50ppm，調(diào)整該鍍銅化學(xué)沉積液的PH至8?9，其中PH值可用堿性試劑進(jìn)行調(diào)整；該鍍銅化學(xué)沉積的時間為6?60min，溫度20?80°C ； 所述絡(luò)合劑選自檸檬酸鹽、蘋果酸、乙二胺四乙酸鹽、醋酸鹽、乙二胺中的一種或兩種以上； 所述結(jié)晶調(diào)整劑選自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一種或兩種以上； 第四步、將在鍍銅化學(xué)沉積液中進(jìn)行化學(xué)沉積后的金屬基片洗滌干凈后干燥，洗滌可用常用溶劑，比如去離子水等，然后放入配置好的鍍銀化學(xué)沉積液中再進(jìn)行化學(xué)沉積，鍍銀化學(xué)沉積液的組成成分及濃度為:硝酸銀和/或乙酸銀0.01?0.lmol/L、硫代硫酸鈉0.02?0.2mol/L、焦亞硫酸鉀0.002?0.02mol/L、乙酸銨0.05?0.2mol/L ;其中，該鍍銀化學(xué)沉積的時間為5?50min，溫度20?50°C，得到金屬鍍片； 第五步、將第四步化學(xué)沉積得到的金屬鍍片洗滌干凈之后干燥，洗滌可用常用溶劑，t匕如去離子水等，然后浸入濃度為0.01?0.05mol/L的疏水劑中，并對其加熱進(jìn)行自組裝反應(yīng)，反應(yīng)溫度為30?120°C，反應(yīng)時間為15?120min，然后得到本專利技術(shù)的金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面。優(yōu)選地，可在烘箱中對浸有金屬鍍片的疏水劑溶液進(jìn)行加熱并進(jìn)行自組裝反應(yīng)；其中優(yōu)選，疏水劑選自C8~C22的長鏈烷基硫醇及含氟硫醇中的一種或兩種以上，更優(yōu)選地，疏水劑選自正十二硫醇、正十四硫醇、正十六硫醇、正十八硫醇或正二十硫醇中的一種或兩種以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果如下: 第一，與一般的自組裝相比，本專利技術(shù)的金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面的疏水劑長鏈硫醇的巰基和銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)最外層的銀離子形成了穩(wěn)定常數(shù)大的配位鍵，使得這種表面具有較好的穩(wěn)定性，使其具有耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶液、耐高溫和耐低溫性； 第二，本專利技術(shù)的金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面的疏水性能好，其與水滴的接觸角可達(dá)到166°，滾動角小于10° ; 第三，本專利技術(shù)的金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面的制備方法簡單，不需要借助任何模板，無需復(fù)雜設(shè)備，同時對金屬基材的形狀、材質(zhì)無特殊要求。當(dāng)然，實施本專利技術(shù)的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點。【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)實施例1制備的具金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面的SEM圖。【具體實施方式】下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本專利技術(shù)。應(yīng)該理解，這些實施例僅用于說明本專利技術(shù)，而不用于限定本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。在實際應(yīng)用中技術(shù)人員根據(jù)本專利技術(shù)做出的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。實施例1 采用以下方法制備具金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面: (1)選用銅片作為金屬基材，將其表面進(jìn)行除油、酸洗處理；(2)將(I)步驟處理好的金屬基材置于濃度為0.15g/L的PdCl2溶液中進(jìn)行活化處理； (3)將(2)步驟活化后的金屬基材置于鍍化學(xué)沉積液中進(jìn)行化學(xué)沉積，該化學(xué)沉積液的組成成分及濃度為:硫酸銅0.05本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面，形成于金屬基材表面，其特征在于，其包括銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)和疏水薄膜，其中，疏水薄膜自組裝于所述銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)表面，所述銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)包括多個垂直于金屬基材縱向生長并排列緊密的銅銀微納米錐。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面，形成于金屬基材表面，其特征在于，其包括銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)和疏水薄膜，其中，疏水薄膜自組裝于所述銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)表面，所述銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)包括多個垂直于金屬基材縱向生長并排列緊密的銅銀微納米錐。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面，其特征在于，所述金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)包括由銅微米錐構(gòu)成的一級結(jié)構(gòu)和銀納米顆粒構(gòu)成的二級結(jié)構(gòu)，所述銀納米顆粒生長于銅微米錐上，所述一級結(jié)構(gòu)的高度為0.8?8 y m，底部直徑為0.5?5 ii m，所述銀納米顆粒直徑為50?500nm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面，其特征在于，所述疏水薄膜為厚度4?20nm的有機(jī)物膜。4.權(quán)利要求1-3中任一所述的金屬銅銀微納米多級結(jié)構(gòu)超疏水表面的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步、選取金屬基材，將金屬基材進(jìn)行表面除油處理和酸洗處理； 第二步、將經(jīng)第一步處理后的金屬基材浸入化學(xué)鍍銅用活化液中進(jìn)行活化； 第三步、將活化后的金屬基材放入配置好的鍍銅化學(xué)沉積液中進(jìn)行化學(xué)沉積，所述鍍銅化學(xué)沉積液的組成成分及濃度為:硫酸銅和/或氯化銅0.02?0.2mol/L、硫酸鎳和/或氯化鎳0.001?0.01mol/L、絡(luò)合劑0.02?0.2mol/L、硼酸0.2?2mol/L、次亞磷酸鈉0.2?2mol/L以及結(jié)晶調(diào)整劑5?50ppm，并調(diào)整其PH至8?9 ;該化學(xué)沉積的時間為6?60min，溫度...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：余喆吟，李明，吳蘊(yùn)雯，徐嵐，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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