[发明专利]利用电解刻蚀在金属铝表面制备超疏水膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及超疏水表面的制备技术，具体是一种利用电解刻蚀在金属铝表面制备超疏水膜的方法。

背景技术

自上世纪90年代日本和德国的科学家对分形表面和植物表面的研究工作发表以来，与水的接触角大于150°的超疏水表面引起了世界范围内的极大关注。研究发现，超疏水表面不仅具有自清洁功能，而且还具有防电流传导、防腐蚀、防水、防雾、防污染等功能。因此，其在液体输送、微量分析等领域具有广泛的应用前景。

微/纳米尺度的粗糙结构以及低表面自由能是构筑超疏水表面的两个必要条件，由于在平表面上，通过降低表面自由能最多只能够将接触角提高至大约119°，因此，微/纳米尺度的粗糙结构的构建是人工制备超疏水表面的关键。目前已报道用于构造金属铝表面微细粗糙结构的方法主要包括化学方法和电化学方法两种。与化学方法相比，电化学方法具有重现性好、不受材料晶格的限制等优点。目前，报道中所采用的电化学方法为阳极氧化方法，例如Shibuichi S等人(Shibuichi S，Yamamoto T，Onda T，et al.Journal of Colid andinterface science，1998，208：287)在酸溶液恒电流10mA/cm²条件下处理金属铝3h，铝表面生成粗糙结构的氧化铝膜层，经低表面能物质修饰后可得到超疏水表面。张芹等人(张芹，朱元荣，黄志勇.高等学校化学学报，2009，30(11)：2210-2214.张芹，朱元荣.一种金属铝超疏水表面的制备方法[P].中国专利，申请号：200910111202.2.)开发了化学腐蚀/阳极氧化结合方法，对化学腐蚀后的铝试样阳极氧化20min，修饰后即在铝表面制备超疏水表面。但是，上述两种方法中，阳极氧化时间均较长，且操作复杂，这就限制该方法在工业中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速、简单、廉价的利用电解刻蚀在金属铝表面制备超疏水膜的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用电解刻蚀在金属铝表面制备超疏水膜的方法：

1)碱洗除油：将金属铝基体在室温0.1～2mol/L NaOH溶液中除油1～10min后，用去离子水清洗晾干，备用；

2)电解刻蚀：将除油后的金属铝基体作为阳极，铂电极为阴极，以恒电流模式进行电解刻蚀，电解刻蚀液温度为15～85℃，刻蚀电流密度为0.1～2A/cm²，电解刻蚀时间为10s～5min；

3)低表面修饰：将电解刻蚀后的金属铝基体试样浸入含脂肪酸的乙醇溶液中修饰5min～1h后，干燥，即实现金属铝表面覆超疏水膜。

所述电解刻蚀的电解液为含氯离子的酸性水溶液，其中氯离子浓度为0.5～4mol/L，pH＜5。所述含脂肪酸的乙醇溶液，其中脂肪酸为CH₃(CH₂)_nCOOH，n＝10～16，浓度为10-2～1mol/L。

本发明所具有的优点：本发明采用电解刻蚀的方法在金属铝表面构筑微观粗糙结构，继以修饰低表面能物质后，获得超疏水膜表面。本发明采用电解刻蚀的方法使金属铝发生点蚀，形成粗糙的微观结构，经低表面能物质修饰后达到超疏水状态，使处理时间大大缩短。

附图说明

图1为本发明实施例1在金属铝基体制备超疏水表面的接触角测量结果图。

图2为本发明实施例2在金属铝基体制备超疏水表面的接触角测量结果图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容，而非限制本发明的保护范围：

实施例1

(1)将金属铝在浸入室温1mol/L NaOH溶液中除油10min后，用去离子水清洗晾干，备用。

(2)将除油后的金属铝作为阳极，铂电极为阴极，在1mol/L盐酸溶液中以恒电流密度0.5A/cm²进行电解刻蚀，其中，刻蚀温度为25℃，刻蚀时间为200s。

(3)将电解刻蚀后的铝试样浸入含0.1mol/L十四酸的乙醇溶液中修饰5min后，干燥，即可得到超疏水表面。水滴在铝表面接触角为148.2±3°(参见图1)。

实施例2

(1)将金属铝在浸入室温1mol/L NaOH溶液中除油10min后，用去离子水清洗晾干，备用。