体实施方式】
[0031]以下通过具体实施例对本发明的技术方案及应用作进一步详细说明。
[0032]实施例1
[0033]1、切取大小为30 X 20 X 0.2mm的304不锈钢片，将其置于超声清洗机中依次用氯仿、丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗1 Omin，清洗干净后，取出用氮气吹干，待用。
[0034]Π、用毛细管量取约0.15口1^烷基氯硅烷(1!1，1!1，2!1，2!1-全氟辛基三氯硅烷，？(^￥3)加入到浓度为lmol/L的盐酸溶液中配成混合溶液，并置于磁力搅拌器上搅拌均匀。室温下，将清洗后的不锈钢片置于混合溶液中刻蚀50min，刻蚀后将钢片取出用去离子水冲洗干净，并用氮气吹干，即可得到具有超疏水性质的不锈钢表面，同时该表面还具有一定的疏油性(菜籽油、原油)。
[0035]刻蚀过程发生的化学反应的反应式为:
[0036]Fe+2HCl=H2T+FeCl2
[0037]为表征样品表面润湿性，对其进行了接触角测试，结果表明，所得表面接触角为175° (如图2)，滚动角小于5°。利用SEM表征了超疏水样品表面形貌(如图3)，结果表明超疏水表面上均匀分布着许多200nm左右的凹坑和直径为200?300nm的突起，在这些突起结构之间又密布有许多细小的直径为20nm左右乳突状结构，在表面上形成了 “蜂窝状”的三维网状结构，这种三维网状结构可以有效地阻止不锈钢表面被润湿，提高表面的超疏水性和抗腐蚀性。为表征超疏水表面的抗腐蚀性能，对比分析了普通不锈钢与超疏水不锈钢的动电位极化曲线(如图4)，结果表明经刻蚀和改性处理后，腐蚀电位正移，腐蚀电流密度负移，说明超疏水不锈钢片的抗腐蚀性能明显优于普通不锈钢片，并且经计算可得其抗腐蚀能力提高到约为原来的16倍。
[0038]实施例2
[0039]1、切取大小为30X20X0.2mm的铝片，将其置于超声清洗机中依次用氯仿、丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗lOmin，清洗干净后，取出用氮气吹干，待用。
[0040]Π、用毛细管取约0.5yL烷基烷氧基硅烷(1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷)加入到浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液中配成混合溶液，并置于磁力搅拌器上搅拌均匀。室温下，将清洗后的铝片置于混合溶液中刻蚀30min，刻蚀后将铝片取出用去离子水冲洗干净，并用氮气吹干，即可得到具有超疏水性质的铝表面，同时表面还具有一定的疏油性。刻蚀过程发生的化学反应的反应式为:
[0041 ] 2Al+2Na0H+2H20 = 2NaA102+3H2T
[0042]实施例3
[0043]1、切取大小为30X20X0.2mm的硅片，将其置于超声清洗机中依次用氯仿、丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗lOmin，清洗干净后，取出用氮气吹干，待用。
[0044]Π、取0.75yL脂肪酸(全氟癸酸)加入到浓度为0.5mol/L的氢氧化钾溶液中配成混合溶液，并置于磁力搅拌器上搅拌均匀。室温下，将清洗后的硅片置于混合溶液中刻蚀60min，刻蚀完成后将硅片取出用去离子水冲洗干净，并用氮气吹干，即可得到具有超疏水性质的硅表面，同时表面还具有一定的疏油性。
【主权项】
1.一种三维网状超疏水表面的制备方法，其特征在于，包括以下两个步骤: (1)清洗基底表面 用清洗剂对基底表面进行超声清洗后，用氮气吹干； 所述的基底包括石英、玻璃、金属、合金、单晶硅片、多晶硅片、云母片、单层薄膜材料修饰的氧化硅、多层薄膜材料修饰的氧化硅、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或重氮光刻胶聚合物； (2)制备超疏水表面 在去离子水中加入刻蚀剂，配制成0.25?2mol/L的刻蚀液;在刻蚀液中加入表面改性物质配制成混合溶液;在20?50°C条件下将基底放置于混合溶液中反应20?80min，将基底取出制得具有超疏水表面的基底； 所述的刻蚀剂为酸性刻蚀剂或碱性刻蚀剂； 所述的表面改性物质包括脂肪酸、脂肪酸衍生物、有机硫醇、有机膦酸、有机硅烷或聚四氟乙烯； 所述的刻蚀剂与表面改性物质的质量比为1?1.25:1。2.如权利要求1所述的一种三维网状超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述的酸性刻蚀剂包括硫酸、稀硝酸、盐酸、磷酸、氢溴酸、氢碘酸、氢氟酸或含碳类的有机酸;所述的碱性刻蚀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或有机生物碱。3.如权利要求1或2所述的一种三维网状超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述的清洗剂包括氯仿、丙酮、无水乙醇或去离子水;所述的超声功率为50?150W，每次5?15min。4.如权利要求1或2所述的一种三维网状超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述的金属包括铁、镁、铝、铜、钛、锂、镍、锌或锡;所述的合金包括不锈钢、碳钢、锂-镁合金、铝合金或锌合金。5.如权利要求3所述的一种三维网状超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述的金属包括铁、镁、铝、铜、钛、锂、镍、锌或锡;所述的合金包括不锈钢、碳钢、锂-镁合金、铝合金或锌合金。6.如权利要求1或2或5所述的一种三维网状超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述的有机硅烷包括烷基氯硅烷、烷基烷氧基硅烷或烷基氨基硅烷。7.如权利要求3所述的一种三维网状超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述的有机娃烧包括烧基氣娃烧、烧基烧氧基娃烧或烧基氣基娃烧。8.如权利要求4所述的一种三维网状超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述的有机娃烧包括烧基氣娃烧、烧基烧氧基娃烧或烧基氣基娃烧。
【专利摘要】本发明公开一种三维网状超疏水表面的制备方法，把化学刻蚀和表面改性结合在一步完成。超疏水表面的制备过程包括粗糙结构的制备和表面修饰改性。将基底置于刻蚀剂-表面改性物质混合溶液中，利用化学或电化学反应刻蚀基底构筑粗糙结构，利用低表面能物质对表面修饰改性以降低表面自由能。超疏水结构大小通过反应时间、反应温度和浓度控制。经接触角测试水滴在其表面的接触角高达175°，滚动角小于5°。电化学测试结果表明超疏水不锈钢片的抗腐蚀性能提高到约为普通不锈钢的16倍。本发明提供的方法操作简单、成本低、稳定性好、超疏水性能优异、抗腐蚀性能良好、易于工业化和大面积化，可应用于金属防腐蚀保护。
【IPC分类】C23F1/32, C23C22/50, C23C22/66, C23F1/36, C23F1/28
【公开号】CN105463461
【申请号】CN201510884940
【发明人】高立国, 杨红静, 郝策, 马廷丽
【申请人】大连理工大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月3日