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超疏水薄膜的制备及其应用研究

姚凯  
【摘要】:随着人们对超疏水材料的研究,超疏水领域已经有了很大的突破和进展。科学家们已经开发出了许多超疏水表面的制备方法,但是很多方法成本较高、操作复杂,很难进行大规模的工业化生产。针对这个难题,本文将为大家介绍三种制备超疏水表面的方法。使用一步电镀法可以在阴极获得具有超疏水性能的钴(Co)镀层,在电镀电压为20V,电镀时间为5分钟时,制备的超疏水钴镀层的接触角可达到160度,滚动角有6.2度。在电镀过程中形成的微纳米粗糙表面和其表面生成的肉豆蔻酸钴是其具有超疏水性能的关键因素。电镀时间和电镀电压对镀层的表面微观结构有显著地影响,电镀时间过长或者电压过高使镀层的超疏水性能下降。加热处理可以使钴镀层失去超疏水性能,失去超疏水性能的钴镀层浸泡在肉豆蔻酸乙醇溶液一段时间后,其表面又可自我修复,再次获得超疏水性。另外,此钴镀层拥有比纯铜片好的耐腐蚀性能。通过延长一步电镀法的电镀时间到2小时,阳极铜片也会获得超疏水性,其接触角有153度。其超疏水性是由于铜与肉豆蔻酸自组装反应在其表面形成的微纳米结构和低表面能的肉豆蔻酸铜引起的。同时,此超疏水表面只能在弱酸性、弱碱性和中性环境中保持超疏水性。使用瓦特镀镍法在铜基体上获得电镀镍镀层,再将其与氟硅烷共同密封后加热处理,就可获得具有超疏水性能的表面,此方法操作简单、成本低廉。此超疏水表面的形成是由于其表面微纳米结构和低表面能物质的自组装反应。该表面具有较高的表面硬度,同时具有较好的机械稳定性,承受6.0 KPa的压强在800目的砂纸上滑动1米,其表面无明显划痕,并仍具有超疏水性。而且,此超疏水镍镀层酸碱环境中都能保持良好的超疏水性能,其表面也具有比纯铜片更优秀的耐腐蚀性能。


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