一种制备具有植物叶片结构超疏水铜表面的方法.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CN106591896A(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号201611111646.2(22)申请日2016.12.06(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)发明人王天驰陈凯孔见赵一卓周哲刘子恒(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人刘海霞朱显国(51)Int.Cl.C25D1/04(2006.01)C25D3/38(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种制备具有植物叶片结构超疏水铜表面的方法(57)摘要本发明公开了一种制备具有植物叶片结构超疏水铜表面的方法。该方法以超疏水性植物叶片为制备模板，先通过非氧化气氛保护烧结，得到具有叶片构造的碳素模板，再通过电镀的方法在碳素模板表面电镀一薄铜层，得到具有植物叶片结构的铜表面，铜表面再经氟硅烷低表面能物质修饰后，具有超疏水性能。本发明方法制得的铜表面能够很好地遗留植物叶片的微观构造，高程度借鉴自然，并采用电镀的方法在植物叶片模板表面成膜，电镀的铜晶粒增加表面结构粗糙程度，使得铜表面具有优异的超疏水性能。CN106591896ACN106591896A权利要求书1/1页1.一种制备具有植物叶片结构超疏水铜表面的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，将干燥的超疏水性植物叶片置于非氧化性气氛中烧结，烧结温度大于600℃，升温速率不大于5℃/min，制得具有植物叶片结构的碳素模板；步骤2，将碳素模板作为阴极，在0.1～0.7mol/L硫酸铜溶液中电镀1～5min，电流密度为0.02～0.04A/cm2，至碳素模板表面附着一层铜层为止；步骤3，将表面镀铜的碳素模板浸泡在氟硅烷的体积分数为10％～20％的异丙醇和氟硅烷的混合溶液中，浸泡结束后取出干燥，得到具有植物叶片结构超疏水铜表面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述的超疏水性植物叶片为荷叶或粽叶，所述的非氧化性气氛为氩气或氮气，所述的烧结温度为600～800℃，升温速率为1～2℃/min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的硫酸铜溶液浓度为0.3～0.5mol/L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述的浸泡时间为6～10天。2CN106591896A说明书1/3页一种制备具有植物叶片结构超疏水铜表面的方法技术领域[0001]本发明属于材料制备技术领域，涉及一种制备具有植物叶片结构超疏水铜表面的方法，具体涉及一种利用电镀制备具有植物叶片结构超疏水铜表面的方法。背景技术[0002]铜及其合金是人类应用最早和最广的一种有色金属，其导电和导热性好，但在制冷、低温运行和户外使用的铜制零部件中，铜由于表面能较高，水分子易吸附聚集，极易结冰，严重影响了铜产品的导热和导电性能，给产品和设备的稳定工作带来了较大的危害。传统的防覆冰方法大多基于除冰、融冰思路，如热力融冰、过电流融冰、短路融冰、带负荷融冰、高频脉冲电流加热振荡、敷设发热导体等，但这些方法不能从根本上解决问题。将铜做成超疏水材料可以有效地解决这些问题，超疏水的铜表面能有效的降低水的附着以及结冰，并且表面自清洁能力强，使得实际铜的使用寿命及使用效率得到大幅提升。[0003]目前，超疏水铜表面主要是通过人工的方法构造粗糙结构，比如湿化学刻蚀法、氧化法、电沉积法和浸泡法等方法，然后用具有低表面能的物质进行表面修饰制得超疏水材料。弯艳玲等人采用高速电火花线切割机床在铜表面构筑复合粗糙结构，经自组装技术处理后得到了超疏水铜表面，制得的超疏水铜材料接触角达到了153.73°，但滚动角有2.33°，疏水性能表现一般(WANYan-ling,etal.FabricationofRobustSuper-hydrophobicCopperSurfacebyHS-WEDM.JournalofMaterialsScienceandEngineering.2014,32(5),634–642)。出现这些不足的原因主要在于这些人工构造的粗糙结构粗糙程度不够。要获得比较好的疏水材料关键在于构造表面多级复杂的纳米微结构。遗态材料学很好的解决了这方面的不足，以动植物结构为模板，通过物理化学的方法制备出具有动植物结构的超疏水表面，这些表面表现出优异的疏水性能。王天驰等人以荷叶为模板，通过浸渍烧结的方法制备出性能优异的超疏水碳素陶瓷材料，但是这些动植物叶模板在烧结过程中会损失一部分的微细结构，如荷叶经过真空烧结后其表面的微绒毛便不复存在，在一定程度上损失了原模板的结构多级复杂程度(Wang,T,etal.Hydrophobicpropertiesofbiomorphiccarbonsurfacesp