[发明专利]一种具有防结冰性能的超疏水铝表面的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体为一种具有防结冰性能的超疏水铝表面的制备方法。

背景技术

铝及铝合金因具有良好的延展性、导电性、较轻的重量等等，被用于生活生产的诸多方面。但是随着社会的发展，人们对于铝及其它材料表面的要求也日渐苛刻。例如：冬日里输电线路在冰雪天气之下，容易遭冰雪覆盖，而现阶段的处理方法较为耗时耗力；石油运输管道在时间长了之后会出现生锈的情况，会导致石油运输出现问题；高楼大厦的玻璃久经风吹日晒，需要清洗，而目前人工清洗较多，但是较为危险；等等。仿生学的不断发展，越来越多的自然现象被人们观察、研究，荷叶、稻叶等植物的自清洁现象也进入科研人员的视野，超疏水表面的研究也愈加广泛，其表面特性在很大程度上也优异于原先的表面，例如：其良好的自清洁性，可以有效的解决高楼大厦清洁玻璃的问题；优异的疏水性能，可以有效的解决汽车挡风玻璃上面的雨滴覆盖，亦能有效的延缓电线表面结冰的问题。

正常情况下，制备超疏水表面需要粗糙结构和低表面能两个要素。所以目前制备超疏水表面的方法基本都是从这两点出发。目前的方法：激光法、模板法、溶胶-凝胶法、阳极氧化法等等。而这些方法有的基体受限，有的耗资较多，有的工艺复杂。

发明内容

为了解决现有技术中制备超疏水铝表面存在的基体受限、成本投资较多、工艺繁杂等问题，本发明提供一种具有防结冰性能的超疏水铝表面的制备方法。

一种具有防结冰性能的超疏水铝表面的制备方法，包括以下步骤：

1)、采用5000～7000目的砂纸对铝基表面进行打磨处理0.5min-2min，然后将铝基分别先后置于无水乙醇和蒸馏水中进行超声清洗，清洗后置于干燥箱中干燥；经过打磨去除铝基表面的油污和氧化层；

2)、将干燥后的铝基放入盐酸溶液中，在常温下刻蚀40-60min，得到具有粗糙结构的铝基表面，随后先后置于无水乙醇与蒸馏水中超声清洗，然后干燥；经过盐酸刻蚀在铝表面刻蚀出粗糙结构；

3)、将步骤2)处理后的铝基放入浓度为0.1～0.5mol/L硬脂酸无水乙醇溶液中，在50～55℃条件下修饰1～1.5小时，随后在干燥箱中110℃下干燥固化30分钟，得到具有防结冰性能超疏水铝表面。

优选的，所用铝片的纯度在99％以上。

进一步的，所述步骤1)中采用7000目的砂纸打磨1min。

进一步的，所述步骤2)和中盐酸溶液的浓度为2.3mol/L～2.9mol/L，

进一步的，所述步骤2)中盐酸溶液的浓度为2.9mol/L。

进一步的，所述步骤2)中硬脂酸无水乙醇中硬脂酸的浓度为0.5mol/L。

有益效果：本发明的制备方法采用的试剂均为常见试剂，配置容易，而且仅需使用超声波清洗器、电子天平、干燥箱与水浴搅拌器等实验室常见设备，方法简单易行，大大降低了生产成本，制备出的铝基表面平均接触角>150°，表面粘附性弱，水滴易从表面滚落，具有良好的防结冰性能，取得了意料不到的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施例1中超疏水铝基表面的水滴形态；

图2是本发明实施例1中超疏水铝基表面微结构形貌图。

具体实施方式

实施例1

将尺寸大小为20*20*2mm的铝基用7000目砂纸打磨1min，然后进行超声清洗，并且用干燥箱干燥，去除表面的氧化层；

制备表面微纳结构：将经过预处理的铝基放入2.9mol/L盐酸溶液中，在常温下将铝基置于溶液中刻蚀45分钟，随后超声清洗并且用干燥箱干燥；

降低表面能：将刻蚀过后的铝基放入配置好的0.5mol/L的硬脂酸无水乙醇溶液中，在水浴53℃条件下修饰铝基1个小时，随后在干燥箱中于110℃下干燥固化30分钟，通过接触角测量仪对处理后的铝基进行滴水实验，测量静态水滴在铝基表面的接触角度，结果如图1所示为铝基表面水滴接触角为152°，达到超疏水表面。

实施例2

将尺寸大小为20*20*2mm的铝基用7000目砂纸打磨0.5min，然后进行超声清洗，并且用干燥箱干燥，去除表面的氧化层；

制备表面微纳结构：将经过预处理的铝基放入2.9mol/L盐酸溶液中，在常温下将铝基置于溶液中刻蚀40分钟，随后超声清洗并且用干燥箱干燥；