[发明专利]一种制备钢基体高黏附超疏水表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料表面改性，特别涉及一种制备钢基体高黏附超疏水表面的方法

背景技术

超疏水表面是指水滴在其上的接触角超过150°的表面，按照滚动角的大小可以分为低黏附超疏水表面(滚动角＜10°)和高黏附超疏水表面(无滚动角，样品翻转180°后水滴仍可黏附在其表面。自然界中常见的低黏附超疏水表面有荷叶、水稻叶、水黾腿等；常见的高黏附超疏水表面有花生叶、玫瑰花瓣以及一些动物脚如壁虎、苍蝇、蜜蜂、蝗虫等。

目前的研究发现低黏附超疏水表面可应用于减阻、抗结冰结霜、耐腐蚀、自清洁等方面，而高黏附超疏水表面可应用于液体的无损转移。由于钢在军用工业和民用工业中广泛应用，且其价格较便宜，因此，制备钢基体低黏附超疏水表面和高黏附超疏水表面具有一定的应用前景。尽管目前已有多种方法可用于制备钢基体超疏水表面，但这些超疏水表面均为低黏附超疏水表面(Guo F.，Su X.J.，Hou G.L.，Li P.，Applied Surface Science，2012，258，pp.4906-4910；Song H.J.，Shen X.Q.，Ji H.Y.，Jing X.J.，Appl.Phys.A，2010，99，pp.685-689；Yang H.，Pi P.H.，Cai Z.Q.，Wen X.F.，Wang X.B.，Cheng J.，Yang Z.R.，Applied Surface Science，2010，256，pp.4095-4102；)。目前，有关人造金属基体高黏附超疏水表面主要集中在铜、锌和钛基体上(Li J.，Liu X.H.，Ye Y.P.，Zhou H.D.，Chen J.M.，J.Phys.Chem.C，2011，115，pp.4726-4729；Li J.，Yang Y.X.，Zha F.，Lei Z.Q.，Materials Letters，2012，75，pp.71-73；Lai Y.K.，Gao X.F.，Zhuang H.F.，Huang J.Y.，Lin C.J.，Jiang L.，Adv.Mater.，2009，21，pp.3799-3803；)，而在价格更便宜的钢基体上制备高黏附超疏水表面还尚未见有报道。因此，发明一种简单有效的方法制备钢基体高黏附超疏水表面是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单有效的制备钢基体高黏附超疏水表面的方法。

本发明采用的技术方案包括如下步骤：

(1)将钢板清洗除油，然后进行抛磨，再使用超声波清洗；所采用的钢板不能是不锈钢钢板；

(2)将处理干净的钢板浸泡在硫酸铜水溶液中不少于20s，使表面均匀地沉积一层铜；

(3)将沉积铜后的钢板浸泡在硬脂酸乙醇溶液中不少于24h，取出后用无水乙醇冲洗、烘干后获得钢基体高黏附超疏水表面。

本发明具有以下特点：

(1)本发明的方法不使用强酸、强碱，对操作人员和环境的危害小。

(2)本法明的方法无需复杂仪器设备或昂贵的原材料，适合于大规模工业化生产。

(3)本发明的方法得到的钢基体高黏附超疏水表面对水的接触角达163.3°，显示出极高的超疏水性，同时对水滴的黏附性较强，当把表面倾斜90°或180°时，水滴仍无法滚落。

附图说明

图1为实施例1的实验过程示意图。

图2为实施例1获得的钢基体高黏附超疏水表面的扫描电镜图。

图3为实施例1获得的钢基体高黏附超疏水表面的扫描电镜图。

图4为实施例1获得的钢基体高黏附超疏水表面的疏水示意图。

图5为实施例1获得的钢基体高黏附超疏水表面的疏水示意图。

图6为实施例1获得的钢基体高黏附超疏水表面的疏水示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1：

(1)将尺寸为30×40×2mm的钢板用无水乙醇超声波清洗1min，然后分别用100#和400#金相砂纸打磨来去除表面的铁锈等氧化物。将打磨后的钢板用去离子水超声清洗1min。

(2)将处理干净的钢板浸泡在1mol/L硫酸铜水溶液中20s，使表面均匀地沉积上一层铜，取出后用去离子水冲洗干净并吹干。

(3)将沉积铜后的钢板浸泡在0.05mol/L硬脂酸乙醇溶液中24h，取出后用无水乙醇冲洗干净，再放入80℃的烘箱中15min，表面形成了覆盖纳米片的微米球结构，宏观上显示高黏附超疏水性。