[发明专利]一种在钛基底上制备超疏水表面的方法

说明书

本发明提供了一种在钛基底上制备超疏水表面的方法，包括：S1)在钛基底表面电化学沉积金‑锡合金薄膜；S2)将表面沉积了金‑锡合金薄膜的钛基底在浓硝酸溶液中进行去合金处理；S3)在经过去合金处理的钛基底表面自组装全氟化硫醇膜，获得超疏水表面。本发明通过在钛基底表面构筑纳米多孔分形异质金属表面形成分级粗糙表面，再利用金属‑硫原子间相互作用在多孔金属表面自组装全氟化硫醇薄膜以降低表面能，从而在钛基底上形成超疏水表面。

技术领域

本发明属于超疏水材料技术领域，涉及一种在钛基底上构筑超疏水表面的方法。

背景技术

钛及其合金由于具有强度高、耐腐蚀性强、生物兼容性优等特点而广泛应用于船舶、航空以及生物医疗等领域。由于超疏水表面具有极端的润湿性能，使得其在各类生产与生活领域中均具有广泛的应用前景。例如，将超疏水表面应用于舰船外壳可以起到减小阻力、抑制生物质粘附以及抗腐蚀作用；应用于航空器表面，可以达到抗冰的效果，用于生物医疗材料表面，则可以提高其生物相容性。如何有效地在钛基底表面构筑超疏水表面，是学术与产业界共同关注的问题。目前已有的钛基超疏水表面的制备方法，例如激光刻蚀法、热氧化法、阳极氧化法、喷砂法、溶液刻蚀法等，均具有成本高、仪器要求特殊或者过程复杂等缺点，难以实现工业化生产，因而离实际应用还存在一定的距离。

发明内容

基于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种工艺简单、成本低廉的在钛基底上制备超疏水表面的方法。

本发明提供了一种在钛基底上制备超疏水表面的方法，包括：

S1)在钛基底上电化学沉积金-锡合金薄膜；

S2)将表面镀有金-锡合金薄膜的钛基底在浓硝酸溶液中进行去合金处理；

S3)在经过去合金处理的钛基底表面自组装全氟化硫醇膜。

优选的，所述步骤S1)中沉积电流密度为0.5～0.8mA cm-2，沉积温度为40～55℃，沉积时间为600s～2000s；所述步骤S2)中浓硝酸的浓度为70wt.％，反应时间为3～7天；所述步骤S3)中全氟化硫醇为具有8个碳原子以上的全氟代硫醇中的一种，硫醇溶液的浓度为2～5mmol L^-1，自组装温度为25～40℃，自组装时间为12～24h。

本发明提供了一种在钛基底上构筑超疏水表面的方法，包括：S1)在钛基底上电化学沉积金-锡合金薄膜；S2)将表面镀有金-锡合金薄膜的钛基底在浓硝酸溶液中进行去合金处理；S3)在经过去合金处理的钛基底表面自组装全氟化硫醇膜。与现有技术相比，本发明通过结合电化学沉积合金薄膜与去合金过程在钛基底表面形成纳米多孔金属结构增大表面粗糙度，然后在纳米多孔金属表面自组装全氟化硫醇膜降低表面能，从而获得具有超疏水表面的钛基底。该超疏水表面制备过程仅需使用普通直流电源以及利用溶液腐蚀及自组装过程，避免使用精密而昂贵的仪器，也不需要复杂的工艺过程，非常适用于在金属基底上构筑超疏水表面。

附图说明

图1为本发明实施例1中得到的金-锡合金/钛表面的扫描电镜照片；

图2为本发明实施例1中得到的纳米多孔金/钛表面的扫描电镜照片；

图3为本发明实施例1中得到的纳米多孔金/钛表面水滴接触角测试图。

具体实施方式

本发明提供了一种在钛基底上制备超疏水表面的方法，包括：S1)在钛基底上电化学沉积金-锡合金薄膜；S2)将表面镀有金-锡合金薄膜的钛基底在浓硝酸溶液中进行去合金处理；S3)在经过去合金处理的钛基底表面自组装全氟化硫醇膜。

其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售或自制均可。