一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107740148A(43)申请公布日2018.02.27(21)申请号201711024330.4(22)申请日2017.10.27(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人刘绍成江月江忠浩连建设张腊双孙巍铭李欣义(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人朱世林(51)Int.Cl.C25D5/06(2006.01)C25D5/34(2006.01)C25D5/50(2006.01)C23F4/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法(57)摘要本发明涉及一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法，该方法是以金属铜为基体，将激光刻蚀、电刷镀和热处理相结合，在不经化学试剂修饰下能快速制备出仿生超疏水表面。首先将铜片经过预先处理，在砂纸上打磨后进行机械抛光达到镜面效果，以除去表面油污及油脂并使表面整洁；然后将预处理好的铜片在光纤激光器下进行纹理刻蚀；再经电刷镀处理；最后放在393K的加热炉中进行低温热处理。经过以上处理便可得到具有三级分级结构的超疏水表面。所制超疏水表面结构与荷叶表面结构十分相似，具有良好的自清洁性能和稳定性。本发明制备方法比较经济，简单，快速和易于控制，为商业应用提供了可能，具有广阔的应用前景。CN107740148ACN107740148A权利要求书1/1页1.一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法，其特正在于：该制备方法是以金属铜为基体，将激光刻蚀、电刷镀和热处理相结合，在不经化学试剂修饰的情况下能快速制备出仿生超疏水表面，具体包括以下步骤：步骤一，铜片预处理首先，将尺寸为120×320×2mm3的纯铜片依次用500目，1500目，3000目的砂纸打磨，然后在抛光机上先后用2.5W，0.5W的抛光膏进行机械抛光达到镜面效果，以使得表面光整和除去氧化层，然后用去离子水冲洗，再用丙酮超声清洗10-20min，最后用纯氮气流吹干；步骤二，激光刻蚀将预处理好的铜片在光纤激光器下进行纹理刻蚀为步长为50um，70um和90um，选择方格结构以减少各向异性的影响，将激光刻蚀过的样品浸入乙醇中，用超声清洗机清洗10-20min去除网格结构内隐藏的铜锈，然后用纯氮气流吹干；步骤三，电刷镀处理将步骤二制备的铜片放在镀槽上，1Cr18Ni9Ti不锈钢用医用棉包裹作为阳极，铜片固定在支架上作为阴极，在流动的镀液中通过阳极刷在阴极表面做螺旋运动进行电刷镀处理，将铜片表面镀上一层三级分级结构的纳米晶铜；步骤四，热处理将步骤三制得的样品放在器皿中，器皿周围注入无水乙醇，然后放入加入炉中保温2-3小时，取出后空冷至室温，然后再放入加热炉中保温2-3小时，最后取出后空冷至室温便会得到超疏水的铜膜。2.根据权利要求1所述的一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法，其特征在于：步骤二，所述的光纤激光器输出的功率可为0-20W，速度小于7000mm/s。3.根据权利要求1所述的一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法，其特征在于：步骤三，所述的镀液是配制质量浓度为300g/L的硫酸铜溶液作为镀液主要成分，并依次加入质量浓度分别为40g/L、5g/L和5g/L的硝酸铰、柠檬酸和十六烷基三甲基溴化铵，配成澄清透明的镀液。4.根据权利要求1所述的一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法，其特征在于：步骤三，所述的镀液的温度保持在303-323K，刷镀电压为2-6V。5.根据权利要求1所述的一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法，其特征在于：步骤四，所述的保温温度为373-393K，空冷所需温度室温。2CN107740148A说明书1/5页一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法技术领域[0001]本发明属于金属材料表面处理技术领域，特别涉及一种在铜基表面不加修饰快速制备仿生超疏水表面的方法。背景技术[0002]在大自然中，很多植物和动物表现出特殊的表面润湿性，如：莲花叶、稻叶、玫瑰花瓣、鲨鱼皮、水黾腿等具有特殊的润湿作用。研究和模拟这些物种使得我们在日常生活和工业领域能够获得具有很多应用的超疏水表面，例如自洁，防冰，油/水分离，防腐等。因此，超疏水性已经成为研究人员越来越受欢迎的领域，研究人员已经开发了很多新的方法，如电沉积法，溶胶-凝胶法，溶液浸渍法等，以获得这种优良的性能。[0003]众所周知，表面微观结构具有一定的粗糙度和表面具有较低的表面能是实现超疏水的两个基本条件。所以，许多研究人员通过在金属表面上构造粗糙度然后进行化学修饰来获得超疏水表面。[0004]