氧化物超双疏微结构的制备及其润湿性特征的研(10)
发布时间:2021-06-11
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子是在自然产生的超疏水表面的最有名的例子之一。一个荷叶结构包括一个微型和小粗糙度组合以及一个低表面能涂层,产生一种自我清洁的表面,通常称为莲花效应。此特性已被广泛模仿,用于减少微机电系统(微电子机械系统)的粘附结构,抑制腐蚀,减少摩擦。
疏水性是指底材与空气间的界面对被液态水润湿的抗性。这种抗性可被定义为基材表面与施于基材的定量水珠之间形成的接触角,接触角越大,界面疏水性越好。
所谓超疏水性表面一般是指与水的接触角大于150°、滑动角小于10°的表面。接触角是衡量表面疏水性的标准之一。一般说来,如果接触角大于90°,称为疏水表面;反之,称为亲水表面。判断一个表面的疏水效果,除了考察其静态接触角的大小,更要考虑到它的动态过程,一般用滑动角或者滞后角来衡量。滑动角定义为前进接触角(简称前进角)与后退接触角(简称后退角)之差,滑动角的大小同时代表了一个薄膜表面的滞后程度(hysteresis)。一个真正意义上的超疏水表面既要有较大的静态接触角,同时更应该具有较小的滑动角。
目前超疏水表面的制备主要有两种思路: (1) 在低表面能材料上构建合适的二元微纳米结构; ( 2)用低表面能材料修饰具有合适二元微纳米结构的表面。由于金属表面大多为亲水表面,因此常用第二种思路制备金属基体超疏水表面; 又因为要求制备的超疏水表面具有较小的滚动角, 所以在制备时参考的模型是 Cas-sie-Baxter模型。目前,金属基底超疏水表面的常用制备方法有阳极氧化法、 电化学沉积法、化学腐蚀法、化学沉积法、一步浸泡法、热氧化法、模板法、复合法等。
1.2.1 阳极氧化法
阳极氧化法是指将工件置于电源的阳极,依靠阳极氧化的方法来制备微纳米结构。Wang等以磷酸为电解液,采用阳极氧化的方式,在退火铝表面加工出多孔结构,再经低温等离子体处理后,获得了更粗糙的微纳米结构,经三氯十八烷基硅烷修饰后, 呈超疏水性,对水的静态接触角为157.8º。Yin等采用与Wang相似的方法也获得了多孔氧化铝超疏水表面。
Wu 等先后以硫酸钠和草酸为电解液,采用两步阳极氧化法, 制备出由氧化铝纳米构成的多元结构,经全氟辛基三氯硅烷修饰后, 呈超双疏性质,对水的接
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