专利名称：一种无氟超疏水铜表面的制备方法
技术领域：
本发明公开了一种无氟超疏水铜表面的制备方法，制备的超疏水铜表面接触角可 达到169°、滑动角为3°，并能在室温至零下20°C以及酸碱性条件下保持超疏水性长期稳定。
背景技术：
超疏水表面一般是指与水的接触角大于150°的表面，由于水滴不能在超疏水表 面稳定的停留，很容易从表面上滚落不留任何痕迹，并且能将表面上的微小颗粒带走，具有 与荷叶表面相似的自清洁的功能。因此超疏水表面在室外天线、外墙涂料、轮船、生物医疗 器械、汽车挡风玻璃等领域都具有广泛的应用前景。它可以用来防雪、防污染、抗氧化，减阻 降噪以及防止电流传导等。目前，制备超疏水表面一般需要满足表面结构和表面化学组成 两方面的要求，即在表面构造出微纳双层结构和降低表面能。目前大部分超疏水表面制备 中，含氟聚合物被用来降低表面能以达到构建超疏水表面的目的；但是由于含氟类聚合物 合成条件苛刻，成本较高，并且会对环境造成污染，因此制备无氟环境友好型超疏水表面引 起了科研工作者的广泛关注。中国专利CN200810056012在固体表面先用高功率溅射仪沉 积一层金属铜薄膜，然后采用小功率溅射法对金属铜薄膜表面进行溅射沉积；沉积后能获 得超疏水表面，并同时保持良好的导电性能。但是需进行化学沉积，导致工艺复杂、成本较 高且实用性较差。中国专利200910077832利用低压氧化法在铜表面制备超疏水薄膜，虽然 也能达到超疏水性能，但是要在低压条件下才能实现，工艺条件较苛刻；并且该专利没有叙 述此种金属铜膜在酸碱介质条件下的长期稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无氟超疏水铜表面的制备方法，该方法具有原料易 得、工艺简单、成本低廉及环境友好等特点。一种无氟超疏水铜表面的制备方法，其特征在于将铜块经打磨、超声清洗后浸入 硝酸银溶液中，取出用蒸馏水清洗净并晾干；再将铜块浸入十八硫醇的乙醇溶液中，浸泡后 取出，用无水乙醇清洗净并晾干，获得无氟超疏水铜表面。本发明所述的硝酸银溶液的浓度为0. 01 0. 05mol/l，浸渍时间为10 300秒； 浸泡后，铜块表面沉积一层10-30微米的纳米银层，随浸泡时间的增长，表面形貌从纳米银 颗粒变为羽毛状的有序阵列。本发明所述的十八硫醇的乙醇溶液浓度为0. 1 0. 5mol/l，浸渍时间为5 60分 钟。由于银原子可以与硫醇中硫原子形成化学键，从而在银粒子表面组装了一层疏水的硫 醇分子。与一般的自组装相比，由于银硫原子间存在化学键，使得这种表面具有较好的稳定 性。本发明的理化性能指标如下接触角(与水)156 169° 日本产接触角仪
耐酸性(25°C，pHl-6HCL)无变化GB1763-79耐碱性(25°C，pH8-13Na0H)无变化GB1763-79
耐低温性(_20°C，168h) 无变化本发明利用的原料成本低、绿色环保无污染，制备的无氟超疏水铜表面可在酸碱 介质以及低温条件下保持稳定的超疏水性能及功效，可用于金属铜表面的防污、防锈和自 清洁应用等方面。
具体实施例方式实施例1 将铜块经打磨、超声清洗后浸0. 01 0. 05mol/l的硝酸银溶液中10 20秒。取 出用蒸馏水清洗干净并晾干；将铜块浸入0. 1 0. 5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液中，浸泡 5 60分钟后取出，用无水乙醇清洗干净、晾干，制备出的表面形貌为100内米左右的小颗 粒。用5μ L的蒸馏水滴于铜块表面，其接触角为148°、滑动角为10°。实施例2:将铜块经打磨、超声清洗后浸入0. 01 0. 05mol/l的硝酸银溶液中20 30秒。 取出用蒸馏水清洗干净并晾干；将铜块浸入0. 1 0. 5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液中，浸 泡5 60分钟后取出，用无水乙醇清洗干净、晾干，制备出的表面形貌为珊瑚状的结构，并 且银颗粒的粒径变大。用5μ L的蒸馏水滴于铜块表面，其接触角为156°、滑动角为5°。实施例3:将铜块经打磨、超声清洗后浸入0. 01 0. 05mol/l的硝酸银溶液中30 50秒。 取出用蒸馏水清洗干净并晾干；将铜块浸入0. 1 0. 5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液中，浸 泡5 60分钟后取出，用无水乙醇清洗干净、晾干，制备出的表面形貌为羽毛状的枝晶结 构，每根分支由100纳米左右的银颗粒有序排列形成。用5μ L的蒸馏水滴于铜块表面，其 接触角为169°、滑动角为3°。考察本样品的介质稳定性和温度稳定性可知，本样品的接 触角在水滴的PH值为1-13的范围内，都能保持稳定，并且在零下20°C条件下，保持168小 时后，其接触角也没有明显变化。实施例4:将铜块经打磨、超声清洗后浸入0. 01 0. 05mol/l的硝酸银溶液中60 120秒。 取出用蒸馏水清洗干净并晾干。将所得铜块浸入0. 1 0. 5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液 中，浸泡5 60分钟后取出，用无水乙醇清洗干净、晾干。制备出的表面形貌为羽毛状的枝 晶结构，每根分支由100纳米左右的银颗粒有序排列形成。用5 μ L的蒸馏水滴于铜块表面， 其接触角为164°、滑动角为3°。
权利要求
1.一种无氟超疏水铜表面的制备方法，其特征在于将铜块经打磨、超声清洗后浸入硝 酸银溶液中，取出用蒸馏水清洗净并晾干；再将铜块浸入十八硫醇的乙醇溶液中，浸泡后取 出，用无水乙醇清洗净并晾干，获得无氟超疏水铜表面。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于硝酸银溶液的浓度为0.01 0. 05mol/l，浸 渍时间为10 300秒。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于十八硫醇的乙醇溶液浓度为0.1 0. 5mol/ 1，浸渍时间为5 60分钟。
全文摘要
本发明公开了一种无氟超疏水铜表面的制备方法。本发明将铜块浸入硝酸银溶液中，再浸入十八硫醇的乙醇溶液中获得无氟超疏水铜表面。超疏水铜表面接触角可达到169°、滑动角为3°，并能在室温至零下20℃以及酸碱性条件下保持超疏水性长期稳定，可用于金属铜表面的防污、防锈和自清洁应用等方面。
文档编号C23C22/02GK102102199SQ200910117748
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者张招柱, 徐向辉, 朱小涛, 杨进, 罗荘竹 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所