烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102976754A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102976754A(43)申请公布日2013.03.20(21)申请号201210525130.8(22)申请日2012.12.07(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人王天驰常丽静陈光孔嵩庄丽敏贾阳(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人朱显国(51)Int.Cl.C04B35/52(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B41/82(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图55页(54)发明名称烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法(57)摘要本发明烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法，是以超疏水性植物叶片为制备模板，通过非氧化气氛保护烧结，并用氟硅烷低表面能物质加以修饰，制备具有植物叶片表面构造的碳素超疏水陶瓷，其步骤为：将荷叶、粽叶、水稻叶等超疏水性植物叶片在70～120℃烘箱中烘烤干燥24～72小时；将干燥后的植物叶片置于氩气、氮气等非氧化性气氛烧结炉中以小于5℃/分钟的升温速率烧结至大于400℃，制得具有植物叶片微观构造的碳素陶瓷；将碳素陶瓷在氟硅烷和异丙醇混合溶液中浸泡大于3天后取出晾干。本发明所制得的碳素超疏水陶瓷很好地遗留植物叶片的微观构造，高程度借鉴自然，具有优异的超疏水性能。CN10297654ACN102976754A权利要求书1/1页1.一种烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法，其特征在于步骤如下：步骤1、以超疏水性植物叶片为原料，将其干燥；步骤2、将干燥后的植物叶片置于非氧化性气氛保护烧结炉中烧结，烧结温度为大于400℃，升温速率低于5℃/min，制得具有植物叶片微观构造的碳素陶瓷；步骤3、将碳素陶瓷放入异丙醇和氟硅烷混合液中浸泡大于3天；步骤4、将浸泡后的碳素陶瓷取出晾干，便制得具有植物叶片微观构造的碳素超疏水陶瓷。2.根据权利要求1所述的烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法，其特征在于：在步骤1中，所述的超疏水性植物叶片优选荷叶、水稻叶或粽叶。3.根据权利要求1所述的烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法，其特征在于：在步骤1中，所述的干燥采用空气自然干燥或烘箱中烘烤干燥，所述的烘烤温度为70～120℃，所述的烘烤干燥时间为24～72小时。4.根据权利要求1所述的烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法，其特征在于：在步骤2中，所述的非氧化性气氛为氩气或氮气。5.根据权利要求1所述的烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法，其特征在于：在步骤2中，所述的烧结温度优选500-800℃，升温速率优选1～2℃/min。6.根据权利要求1所述的烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法，其特征在于：在步骤3中，所述的异丙醇和氟硅烷混合液中氟硅烷占10％～20％体积分数，所述的浸泡时间优选5～7天。2CN102976754A说明书1/3页烧结超疏水性植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法技术领域[0001]本发明属于一种制备碳素超疏水陶瓷的方法，特别是一种利用烧结植物叶片制备碳素超疏水陶瓷的方法。背景技术[0002]生产生活中，很多器部件常年暴露在多尘、多水、多污染的环境中，粘上灰尘、水气或杂质后较难清理，并会影响器部件功能的发挥，因此人们也希望这些器部件具有超疏水性（与水的接触角大于150度），从而实现自清洁功能。自然界中很多植物的叶片具有超疏水能力，如荷叶、水稻叶、花生叶、棕叶、甘蓝、芋头叶、翠菊叶等。细看这些叶片，其表面并不光滑，有很多精细的微纳米凸起。当雨水落在这些叶片上，雨水只与凸起尖端点接触，表面黏附作用力很弱。因此水在表面张力作用下可凝成水珠，并能在叶片表面随意滚动。而灰尘与叶片也为点接触，表面黏附作用力小，很容易被水珠带走。荷叶等叶片正是利用这种微纳米凸起构造实现了超疏水性，从而起到自清洁功效。目前人们通常模仿植物叶片的构造，在低表面能物质上加工出粗糙表面，或先在器部件上加工出粗糙表面，并用低表面能物质修饰粗糙表面，从而使其具有超疏水能力。如今人们已利用溶胶-凝胶法、水热法、阳极氧化法、等离子体处理、相分离法、模板挤压法、电化学沉积法等制备出多种粗糙构造的碳、氧化锌、氧化硅、氧化钛等超疏水材料。这些材料可用于高楼大厦室外玻璃、汽车玻璃、输油管道、下水管、太阳能电池板、室外天线、血液相容性生物材料、船舶壳体、燃料电池等。然而，这些粗糙构造的获得仍然通过纯粹的人工模仿，人们即使采用目前最高水准的技术和仪器，还是难以仿制出荷叶等经亿万年优化的精细构造，这也限制了材料疏水性能的进一步提高。近来，人们还通过平版印刷法（或称纳米浇铸法）复制植物