[发明专利]沉积氧化铝纳米涂层的柔性铜网及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了沉积氧化铝纳米涂层的柔性铜网及其制备方法和应用。其制备步骤包括：先清洗铜网，然后将铝箔固定在铜网上，最后用脉冲光纤激光一步熔覆铝箔将氧化铝沉积到铜网表面，使得铜网表面制造出微纳米结构涂层。本发明制备的亲水疏油的柔性铜网具有较高的水下油接触角和很小的滚动角，分离能力突出，耐久性良好，并且能够根据基底的柔性对其作出变形设计，能够灵活地应用在环保、生物医药、仿生学、材料学等多个领域；且该方法操作简单直接，具有制备过程便捷、时间短以及成本低等优点。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及亲水疏油材料的制备。

背景技术

油水分离材料和技术是目前功能材料研究的热点之一，在环保治理、生物医药、芯片材料等领域具有广泛的应用前景。传统的油水分离方法，包离心分离、撇渣、气浮和生物处理等方法，但是这些方法处理过程复杂，处理成本高，而且适用性低，并且在处理紧急情况时，无法在短时间内立刻发挥作用。目前应用最为广泛的油水分离网，其原理是通过表面构造来制备具有超疏水或疏油性能的表面，从而达到油水分离的效果。有工作者通过溶胶-凝胶在液态环境中修饰铜网从而制备油水分离网，但是该方法要在制备环境要求比较高，且制备的网表面比较粗糙；还有一些将铜网浸入酸性溶液中，再与其它化学试剂反应，制备具有铜晶体的超疏水性/超亲油性铜网，但是制备过程需要结合化学处理且制备麻烦。而且目前的油水分离网可塑性有限，不易弯曲变形，给实际应用带来较大困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了沉积氧化铝纳米涂层的柔性铜网及其制备方法和应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种沉积氧化铝纳米涂层的柔性铜网的制备方法，将铝箔固定在铜网上；采用激光线扫描方式，调整好合适的激光参数，使光斑重叠率为0％～85％，使用脉冲光纤激光直接一步激光熔覆铝箔，将氧化铝沉积到铜网表面，在铜网表面制造出微纳米结构，得到所述沉积氧化铝纳米涂层的柔性铜网。

请查阅图1，在本发明中，激光以近似圆形的光斑形式作用于铝箔。扫描方式为线扫描，激光在工件表面以直线轨迹进行往复地扫描，通过调控扫描路径间距，可以引起前后两次的激光扫描路径发生重叠。定义：

d为前后两次扫描路径间距，即相邻的两次扫描路径上光斑的圆心距离；

d₀为圆形光斑直径；

当d＜d₀时，光斑发生重叠，光斑重叠区域为S；相邻的两次扫描路径上光斑的圆心连线在S区域的线段长度记为d_s，且d_s大小随d变化而变化；

由于：

推导可得：d_s＝d₀-d

根据不同的激光器，通过控制d₀和d，可以调整光斑重叠率。例如，光斑直径为48～52μm、扫描路径间距为7～52μm时，光斑重叠率为0％～85％。光斑直径为48～52μm、扫描路径间距为7～32μm时，光斑重叠率为40％～85％。

优选地，当所述光斑重叠率为40％～85％时，得到的柔性铜网的效果较佳。

上述制备方法中，所述铜网为纯度为99.99％柔性紫铜网，大小例如为30×30mm，目数为20～300目，孔径为45～950μm。所述铜网先放在去离子水中超声清洗干净。

上述制备方法中，所述铝箔纯度为99.99％，厚度为8～22μm，尺寸例如为20mm×20mm；

上述制备方法中，所述激光为波长1064nm，脉冲持续时间50～180ns的激光器产生的脉冲光纤激光，功率为10～40W，脉冲重复频率为20～100kHz，激光器的扫描速度为200～800mm/s。