[发明专利]一种超疏水铜片的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及在大气环境中制备超疏水铜片的方法。

背景技术：

金属及合金由于具有优良的导电、导热性和一定的强度及和良好的加工性被广泛应用到船舶、建筑、国防以及国民生产得各个部门中。然而，普通金属在潮湿或腐蚀性环境中，非常容易被腐蚀，从而影响材料的使用寿命，导致其不能正常发挥作用，也给使用者带来很多不安全因素。在世界范围内，由金属腐蚀导致的消耗占整个工业产品生产的2～3％，每年造成的直接经济损失达7000亿美元，如果将维修费用等间接损失计算在内，这一数字还将大大提高。然而除少数贵金属(如Au、Pt)外，金属都有转变成离子的趋势。当金属和周围介质接触时，会发生化学和电化学作用而引起金属的腐蚀。为了解决上述难题，人们一直致力于探索金属材料的有效防腐问题，至今也取得了不少成果，获得了很多比较有效的方法。常用的金属防腐蚀目前大致分为以下几类：金属的阳极保护、金属的阴极保护和金属表面的非金属涂料保护以及在金属表面形成钝化膜来保护。然而上述这些方法所获得的金属表面都不具有自清洁性，很容易被污染。

近年来，受荷叶效应的启发，与水接触角大于150°的超疏水表面引起了广泛的关注。在超疏水表面上，以水为溶剂的液滴通常形成亮晶晶的球形水珠，稍微倾斜一定的角度液滴就会从超疏水表面滚落，由于液滴与超疏水表面的接触面积非常小，而且极易从超疏水表面滚落，而不能稳定地停留在超疏水表面，因而以水为介质的化学反应以及电化学反应等将得到最大程度的抑制，因此超疏水表面具有防腐蚀、防止电流传导、抗氧化、防止雪的黏附甚至抑制霜冻等功能。很显然，如果赋予金属表面超疏水的性质，金属表面可以长期保持干净漂亮的外观，而且由于金属表面的水滴难以停留，长期保持干燥，因而电化学腐蚀及化学腐蚀等都难以发生，从而提高金属表面的抗腐蚀性。

铜是一种应用非常广泛且非常重要的金属，在铜基体上制备超疏水表面对于提高铜的抗腐蚀性具有重要的意义。

发明内容：

本发明的目的之一是在于提供一种新的超疏水表面材料。

本发明的另一目的之一在于提供一种简单而又易于产业化的方法制备超疏水铜片。

本发明的超疏水铜片与水的接触角在150°～160°之间，水滴在材料表面的滚动角小于10°。

本发明的超疏水铜片的超疏水性质稳定，在温度范围为0～40℃、相对湿度为20％～90％的环境中放置一年，超疏水性质没有发生变化。

本发明的超疏水铜片的制备方法包括如下步骤：

(1)裁剪适当长和宽的铜片。

(2)用去离子水冲洗掉铜片表面的灰尘。

(3)将铜片分别在乙醇和丙酮中浸泡10分钟后取出烘干。

(4)将铜片在碳酸氢铵溶液中浸泡0.5-8小时。

(5)将硬脂酸溶解于乙醇中形成浓度为1％-2％的溶液。

(6)将碳酸氢铵溶液浸泡后的铜片置于硬脂酸溶液中浸泡30-60分钟，然后取出烘干，便可得到超疏水铜片。

本发明的超疏水铜片具有极好的自清洁性。

本发明的超疏水铜片的制备操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，具有很好的工业化应用前景。

。

附图说明：

图1.本发明实施例1获得的超疏水铜片接触角测试图。

图2.本发明实施例2获得的超疏水铜片接触角测试图。

具体实施方式：

实施例1

首先，裁剪长宽分别为5cm和3cm的铜片，铜片的厚度为0.3mm，将裁剪好的铜片用去离子水冲洗掉表面的灰尘，然后在乙醇和丙酮中分别浸泡10分钟，再将铜片悬吊于碳酸氢铵溶液中在常温下浸泡3小时，接着在浓度为1％的硬脂酸溶液中浸泡30分钟，将浸泡好的铜片取出并在干燥箱中于50℃的条件下干燥1小时，便得到了超疏水铜片。用OCA20接触角测试仪测试该铜片表面的润湿性，结果表明该表面与水的接触角为152±2°(如图1所示)。

实施例2

按照实施例1的方法，将硬脂酸浓度改为2％，获得的铜片表面与水的接触角为153±2°(如图2所示)。