一种加工液滴饼状弹跳超疏水柱状阵列的电铸方法.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CN108441897A(43)申请公布日2018.08.24(21)申请号201810385926.5(22)申请日2018.04.25(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人宋金龙王聪黄柳王康刘新孙晶(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人温福雪侯明远(51)Int.Cl.C25D1/00(2006.01)C25D1/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种加工液滴饼状弹跳超疏水柱状阵列的电铸方法(57)摘要本发明属于微细电铸加工技术领域，涉及一种加工液滴饼状弹跳超疏水柱状阵列的电铸方法。金属基底放入6mol/L的浓硫酸溶液进行酸蚀活化，再经去离子水超声波清洗，进行预处理；在铜板基底上旋涂蜡制剂，放入干燥箱中先65℃预烘30～40min，再85℃前烘60min，冷却至室温后利用钻头加工出金属阵列盲孔结构，得到电铸芯模；以电铸芯模为模板，以磷铜作为阳极，进行电铸加工出柱状阵列；将电铸完成后的蜡制芯模在烘箱中加热，蜡模全部熔化流失后，再在清洗剂中进行清洗；最后以低表面能材料的乙醇溶液进行修饰，取出后烘干即可得到超疏水圆柱阵列。本发明操作工艺简单、可控性好、污染小、成本低、所制备的圆柱阵列尺寸大。CN108441897ACN108441897A权利要求书1/1页1.一种加工液滴饼状弹跳超疏水柱状阵列的电铸方法，其特征在于，步骤如下：(1)金属基底预处理：先将金属铜板清洗除油，然后将其放入6mol/L的浓硫酸溶液进行酸蚀活化，再经去离子水超声波清洗，吹干；刻蚀时间不少于3min；(2)制备电铸芯模：首先在铜板基底上旋涂蜡制剂，然后将其放入干燥箱中先利用65℃预烘30～40min，再利用85℃前烘60min，使蜡制剂紧密附着在铜板基底上，冷却至室温后利用钻头在蜡制剂表面加工出金属陈列盲孔结构，经打磨、清洗及吹干后得到电铸芯模；所述的旋涂蜡制剂厚度为0.5～2mm；(3)电铸加工：将带有蜡制芯模的金属铜板和磷铜板平行对称放置，并通过导线相连电源，以金属铜板为阴极，磷铜作为阳极，通过电解液循环系统使阴阳极之间充满电铸液，进行电铸加工；所采用的电铸液为0.5mol/L～1mol/L的H2SO4水溶液、CUSO4·H2O水溶液或焦磷酸铜电铸液，氰化铜电铸液，氟硼酸铜电铸液；加工时间不少于60min；所述的电铸加工时间与电流密度的乘积应控制在2～10A/dm2；(4)取模：将电铸完成后的蜡制芯模在烘箱中加热，蜡模全部熔化流失后，再在清洗剂中进行清洗；(5)超疏水处理：将步骤(4)得到的电铸圆柱阵列放入低表面能材料的乙醇溶液中进行修饰，取出后烘干即可得到超疏水圆柱陈列；低表面能材料乙醇溶液的质量分数大于0.1％，修饰时间不低于30min。2.根据权利要求1所述的一种加工液滴饼状弹跳超疏水柱状阵列的电铸方法，其特征在于，所述的芯模材料为石蜡、蜂蜡、石膏、光刻胶中的一种或多种混合。3.根据权利要求1或2所述的一种加工液滴饼状弹跳超疏水柱状阵列的电铸方法，其特征在于，所述的低表面能材料为氟硅烷、硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、肉豆蔻酸中的一种或多种混合。2CN108441897A说明书1/3页一种加工液滴饼状弹跳超疏水柱状阵列的电铸方法技术领域[0001]本发明属于微细电铸加工技术领域，涉及一种加工液滴饼状弹跳超疏水柱状阵列的电铸方法。背景技术[0002]冻雨是一种常见的自然灾害，极易在固体表面附着结冰对人类的生产生活造成破坏，例如电线、飞机、风力涡轮机、制冷系统等，导致运行效率降低，在一些严重的情况下，还会造成死亡事故。机械除冰除霜方法耗时耗力，也会对结冰表面造成损伤。对此，研究人员不断寻找更为有效的方法来抑制或延迟冰霜的形成。[0003]超疏水表面具有较大接触角和较小滚动角，液滴撞击其上会产生弹跳现象，与普通表面相比可有效减少液-固接触时间，在自清洁、抗结冰结霜、耐腐蚀、液滴定向运输领域颇受关注。近几年研究发现，具有特殊结构的超疏水表面可进一步减少液固接触时间，尤其当液滴撞击超疏水柱状阵列上时会出现饼状弹跳现象，可大幅减少液固接触时间，在防冻雨抗结冰等方面意义重大。目前，制备可实现液滴饼状弹跳的超疏水柱状阵列的方法有很多。Liu等采用电火花线切割和化学溶液蚀刻的方法在铜板上加工出直径约20μm～100μm，高度800μm～1200μm的超疏水锥状阵列和方柱阵列，水滴撞击后会出现饼状弹跳，液-固接触时间减少80％。(Liu,Y.,Moevius,L.,Xu,X.,Qian,T.,Yeomans,J.M.,&Wang,Z..NaturePhysics2014，10,515-519)，然而，这