专利名称：一种减阻超疏水涂层及其制备方法
技术领域：
本发明属于功能性纳米材料应用技术领域，主要涉及一种基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层的制备方法。该发明的减阻超疏水涂层具有良好的抗腐蚀性，可耐强酸、 强碱溶液腐蚀，而且该发明方法简单，制作周期短，减阻率高。
背景技术：
近年来，功能性纳米材料——超疏水材料的研究受到了科学家的广泛关注。超疏水表面，是指与水的接触角大于150°滚动角小于10°的表面。超疏水表面的理论研究始于上世纪50年代，90年代后进入高峰期。1997年德国植物学家wilhelm Barthlott对荷叶进行了一系列的实验研究，第一次揭示了荷叶的疏水性与自洁净之间的关系，并由此创造了 “荷叶效应”这一专业术语。通常，制备超疏水表面有两种途径一种是在具有低表面能的疏水性材料表面进行表面粗糙化处理；另一种是在具有一定粗糙度的表面上修饰低表面能物质。超疏水由于具有独特的表面特性和潜在的应用价值，而成为功能材料领域的研究热点，并获得越来越广泛的应用。纳米超疏水材料以其优越的性能，超强的疏水能力，在国防军事领域有着越来越广泛的应用前景。海中作业的船舶、设备以及水下航行器移动时，一般会遇到三种阻力兴波阻力、压差阻力和摩擦阻力。这三种阻力中，摩擦阻力占总阻力的 80%，故对设备行驶速度的影响最大。因此，减小表面摩擦阻力是提高艇体水下航行速度的主要途径。与此同时，艇体航行速度是极为重要的战术技术性能之一。航速提高意味着潜艇在进攻和防御中掌握更大的主动权。因此，对潜艇减阻提速的研究具有战略性的意义。目前，人们正在研究用人工方法降阻，如计算机模拟设计艇体外观以求通过对外形的优化设计达到减小阻力效果；通过在紧贴物体壁面边界层下面引入大量的微气泡用以降低物体摩擦阻力；通过改变水的粘性及密度实现减阻等。通过计算机模拟设计艇体外观存在着一些缺点，因为没有完全搞清楚湍流等流态特性，目前还没有普遍适用的数学模型， 其次，在数值计算上收敛性和精度也有待改进。运用微气泡法降低物体摩擦阻力，涉及气液二相流，边界层理论及空气动力学等复杂问题，目前还未形成一套成熟、完备系统。通过改变水体性质实现减阻存在很大的局限性，不适用于工业及军事领域。近年来，针对艇体结构、材质固定，通过引进功能性纳米材料，利用功能性纳米材料自身特点，对艇体进行表面改性，实现减阻提速的研究受到了科学家的关注。与其他减阻方法相比，功能性纳米材料减阻具有其优越的特性不仅材质易得，方法简易，制备周期短，而且具有可修复性。因此，功能性纳米材料减阻的研究势必会成为一个热点而广受人们关注。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层及其制备方法，主要采用无电金属沉积技术和气相沉积法，在金属基底上实现超疏水减阻性能。一种基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层，其特征在于该涂层是由金属基底及沉积在基底表面的微纳米二元分级复合结构组成的贵金属层，贵金属层表面修饰有低表面能物质。该涂层具有良好的抗腐蚀性和可修复性。上述金属基底优选铜，贵金属优选金或银。低表面能物质优选为正十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、氟代硫醇之一。根据本发明的基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层的制备方法，所述方法包括以下步骤1)、用无水乙醇冲洗金属基底，冲洗时间为l-5min，再在室温下用氮气将金属基底表面吹干；2)、将步骤1)中所得的金属基底置于含有贵金属离子的腐蚀溶液中，静置 0. 5-10h，取出，用无水乙醇冲洗，冲洗时间为l-5min，常温下干燥；3)、将步骤幻中所得的经腐蚀液腐蚀后的金属基底在低表面能物质气氛下，于常温常压下通过气相沉积进行修饰，沉积时间为1-3天，取出，其表面即超疏水涂层；4)、步骤幻中所得的超疏水涂层，当其部分区域受损后，可对此部分采用腐蚀液腐蚀0. 5-10h，取出，用无水乙醇冲洗，在室温下干燥，再用低表面能物质在常温常压下通过气相沉积法进行修饰，修饰完成后，此受损表面恢复超疏水性。根据本发明的基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层的制备方法，所述步骤1) 中，所用金属基底为金属铜箔，或金属铜箔胶带。根据本发明的基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层的制备方法，所述步骤2) 中所用腐蚀溶液为氯金酸溶液，或硝酸银溶液，其浓度为5-lOmmol/L。根据本发明的基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层的制备方法，所述步骤3) 中所用的低表面能物质为正十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、氟代硫醇之一。上述步骤O)中的腐蚀溶液也可以采用电化学沉积的方式将贵金属沉积在基体表面。本发明所涉及的基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层的制备方法，其实质是利用无电金属沉积技术，使金属金或银纳米颗粒无序堆叠在金属铜基底上，利用硫(S)与金(Au)或银(Ag)之间形成稳定的S-Au、S-iVg键，依靠这种稳定的键合力将低表面能物质固定于金属表面。具体结合方式为硫元素向内与金或银键合，长碳链向外降低表面能。即在表面直接修饰一层自组装硫醇单分子层。经过表面改性后，可以形成一种超疏水的表面， 涂层的水静态接触角在150度以上，滚动角在5度以下。入水测试表明，该发明的减阻超疏水涂层减阻率达20%。作为对比，研究过程中同时采用了电化学沉积法修饰金属基底，结果表明，采用本发明的方法制备的减阻超疏水涂层具有与上述途径制备的涂层相同的减阻效果。而与电化学沉积法相比，采用本发明的方法不仅操作简便，材质易得，可控性强，而且能耗小，节能环保。该发明具有可修复性，采用本发明的方法可在短期内迅速恢复受损区域的疏水性。该发明制备方法简单，制作周期短，减阻率高。本发明的减阻超疏水涂层，在军事、航海、化工、通讯、环保等领域具有广泛的应用前景。1、本发明的疏水涂层具有良好的疏水效果，可用于海上航行器减阻提速。2、本发明的疏水涂层具有防腐性能，可以广泛的应用于海中作业的船舶、设备，使其不受海水腐蚀，减小设备能耗。3、本发明的疏水涂层，可以用于化工厂的管道设备，实现原材料低损耗运输。
4、本发明的疏水涂层，可以用于通讯设备，如室外天线表面结冰或积雪会造成信号的中断，采用该疏水涂层可以避免雨水和积雪停留，使通讯不受天气限制。5、本发明的疏水涂层，用于环保行业，可以实现自清洁的效果。6、本发明的疏水涂层制备方法简单，操作流程短，减阻效率高。7、本发明的疏水涂层具有较好的稳定性，能够抗强酸、强碱腐蚀。8、本发明的疏水涂层具有可循环使用的特点，多次使用后减阻率仍很高。9、本发明的疏水涂层具有可修复性，受损后可采用局部处理方式恢复疏水性。
图1.本发明制备的减阻超疏水涂层扫描电镜测试图；图2. pH = 1的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图；图3. pH = 3的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图；图4. pH = 5的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图；图5. pH = 7的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图；图6. pH = 9的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图；图7. pH = 11的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图；图8. pH = 13的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图。
具体实施例方式下面结合实施例子及附图对本发明的技术方案作进一步的描述对比例1 1、选用自带动力且动力恒定的模型——ZT001仿真电动潜水艇模型，将其表面用无水乙醇冲洗lmin，室温下氮气吹干表面。2、入水测试将模型置于4. 1 !长的水槽中，在水面平静状态下，测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。对比例1结果显示，该条件下，潜艇模型行驶全程用时12s。实施例1 1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型lmin，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是5. 0mmol/Lo4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入到氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀0. 后取出，无水乙醇冲洗表面lmin，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于正十二烷基硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积1天， 取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例1测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。实施例2 1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型lmin，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是7. 5mmol/L。4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀0. 后取出，无水乙醇冲洗表面lmin，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于正十二烷基硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积1天， 取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例2测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达 20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。实施例3 1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型lmin，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是10. 0mmol/Lo4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀0. 后取出，无水乙醇冲洗表面lmin，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于正十二烷基硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积1天， 取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例3测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达 20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。对比例1、实施例1-3表明，当腐蚀液浓度在5-lOmmol/L范围内，该发明的减阻超疏水涂层减阻率相同，均为20%。实施例4 1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型3min，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是5. 0mmol/Lo
4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀0. 后取出，无水乙醇冲洗表面3min，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于十八烷基硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积1天，取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例4测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达 20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。实施例5 1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型5min，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是5. 0mmol/Lo4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入到氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀0. 后取出，无水乙醇冲洗表面5min，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于十八烷基硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积1天，取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例5测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达 20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。对比例1、实施例1、4、5表明，无水乙醇冲洗模型表面l-5min范围内，该发明的减阻超疏水涂层减阻率相同，均为20%。实施例6 1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型lmin，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是5. 0mmol/Lo4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入到氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀Ih后取出，无水乙醇冲洗表面lmin，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于氟代硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积1天，取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例6测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达 20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。实施例7 1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型lmin，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是5. 0mmol/Lo4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入到氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀证后取出，无水乙醇冲洗表面lmin，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于氟代硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积1天，取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例7测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达 20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。实施例8:1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型lmin，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是5. 0mmol/Lo4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入到氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀IOh后取出，无水乙醇冲洗表面lmin，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于氟代硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积1天，取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !!长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例8测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达 20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。实施例1、6_8表明，模型在腐蚀液中反应0. 5-10h范围内，该发明的减阻超疏水涂层减阻率相同，均为20%。实施例9:1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型lmin，室温下氮气吹干表面。
3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是5. 0mmol/Lo4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入到氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀0. 后取出，无水乙醇冲洗表面lmin，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于正十二烷基硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积2天， 取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例9测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达 20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。实施例10 1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型lmin，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是5. 0mmol/Lo4、将包有金属铜箔的潜艇模型浸入到氯金酸腐蚀溶液中，腐蚀0. 后取出，无水乙醇冲洗表面lmin，常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于正十二烷基硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积3天， 取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，在与对比例相同的动力条件下测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。7、步骤5中所得的超疏水涂层，当其部分区域受损后，可对此部分采用腐蚀液腐蚀0. 5-10h，取出，用无水乙醇冲洗，在室温下干燥，再用低表面能物质在常温常压下通过气相沉积法进行修饰，修饰完成后，此受损表面恢复超疏水性。实施例10测试结果显示，包有该发明涂层的潜艇模型行驶全程用时10s，与对比例1相比较，模型行驶速度明显提高，该发明大大地减小了模型行驶中的阻力，减阻率达 20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。实施例1、9、10表明，气相沉积1-3天范围内，该发明的减阻超疏水涂层减阻率相同，均为20%。实施例11 1、将金属铜箔基底密着包覆在潜艇模型表面，潜艇模型与铜箔之间采用双面胶带架构粘结。2、用无水乙醇冲洗包有金属铜箔的潜艇模型lmin，室温下氮气吹干表面。3、配制所需的氯金酸腐蚀液腐蚀液氯金酸的浓度是5. 0mmol/Lo4、采用电化学沉积，-200mV电压下，沉积IOmin后取出，无水乙醇冲洗表面lmin，
常温下干燥。5、干燥后的潜艇模型置于正十二烷基硫醇的气氛中，常温常压下气相沉积1天，取出潜艇模型，表面即超疏水涂层。6、入水测试将模型置于4. 1 !长水槽中，在水面平静状态下，测试潜艇行驶全程所用时间，并记录所花时间。实施例11测试结果显示，该条件下，潜艇模型行驶全程用时10s，减阻率达20%。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。对比例1、实施例1、11表明，采用本发明的方法和电化学沉积法制备的减阻超疏水涂层减阻率相同，均为20%。实施例12 1、用无水乙醇冲洗金属基底，冲洗时间为lmin，再在室温下用氮气将金属基底表面吹干；2、将步骤1中所得的金属基底置于5. Ommol/L的氯金酸腐蚀溶液中，静置0. 5h,取出，用无水乙醇冲洗，冲洗时间为lmin，常温下干燥；3、将步骤2中所得的经氯金酸腐蚀液腐蚀后的金属基底在正十二烷基硫醇气氛下，于常温常压下通过气相沉积进行修饰，沉积时间为1天，取出潜艇模型，其表面即超疏水涂层；4、抗酸测试配制pH = 1的水溶液，用注射器将该溶液滴加到步骤3所得的超疏水涂层表面，观察腐蚀情况。实施例12测试结果显示，pH = 1的水溶液下，该发明的减阻超疏水涂层仍显示出良好的疏水性，即该发明的减阻超疏水涂层抗强酸腐蚀。 将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。实施例13 1、用无水乙醇冲洗金属基底，冲洗时间为lmin，再在室温下用氮气将金属基底表面吹干；2、将步骤1中所得的金属基底置于5. Ommol/L的硝酸银腐蚀溶液中，静置0.证，取出，用无水乙醇冲洗，冲洗时间为lmin，常温下干燥；3、将步骤2中所得的经硝酸银腐蚀液腐蚀后的金属基底在正十二烷基硫醇气氛下，于常温常压下通过气相沉积进行修饰，沉积时间为1天，取出潜艇模型，其表面即超疏水涂层；4、抗酸测试配制pH = 3的水溶液，用注射器将该溶液滴加到步骤3所得的超疏水涂层表面，观察腐蚀情况。实施例13测试结果显示，pH = 3的水溶液下，该发明的减阻超疏水涂层仍显示出良好的疏水性，即该发明的减阻超疏水涂层抗强酸腐蚀。实施例14:1、用无水乙醇冲洗金属基底，冲洗时间为lmin，再在室温下用氮气将金属基底表面吹干；2、将步骤1中所得的金属基底置于5. Ommol/L的氯金酸腐蚀溶液中，静置0.证，取出，用无水乙醇冲洗，冲洗时间为lmin，常温下干燥；3、将步骤2中所得的经氯金酸腐蚀液腐蚀后的金属基底在正十二烷基硫醇气氛下，于常温常压下通过气相沉积进行修饰，沉积时间为1天，取出潜艇模型，其表面即超疏水涂层；4、抗酸测试配制pH = 5的水溶液，用注射器将该溶液滴加到步骤3所得的超疏水涂层表面，观察腐蚀情况。实施例14测试结果显示，pH = 5的水溶液下，该发明的减阻超疏水涂层仍显示出良好的疏水性，即该发明的减阻超疏水涂层具有很强的抗酸腐蚀性。实施例12-14表明，该发明的减阻超疏水涂层对于强酸有良好的抗腐蚀性。实施例15 1、用无水乙醇冲洗金属基底，冲洗时间为lmin，再在室温下用氮气将金属基底表面吹干；2、将步骤1中所得的金属基底置于5. Ommol/L的硝酸银腐蚀溶液中，静置0.证，取出，用无水乙醇冲洗，冲洗时间为lmin，常温下干燥；3、将步骤2中所得的经硝酸银腐蚀液腐蚀后的金属基底在正十二烷基硫醇气氛下，于常温常压下通过气相沉积进行修饰，沉积时间为1天，取出潜艇模型，其表面即超疏水涂层；4、抗碱测试配制pH = 9的水溶液，用注射器将该溶液滴加到步骤3所得的超疏水涂层表面，观察腐蚀情况。实施例15测试结果显示，pH = 9的水溶液下，该发明的减阻超疏水涂层仍显示出良好的疏水性，即该发明的减阻超疏水涂层具有很强的抗碱腐蚀性。实施例16 1、用无水乙醇冲洗金属基底，冲洗时间为lmin，再在室温下用氮气将金属基底表面吹干；2、将步骤1中所得的金属基底置于5. Ommol/L的氯金酸腐蚀溶液中，静置0. ，取出，用无水乙醇冲洗，冲洗时间为lmin，常温下干燥；3、将步骤2中所得的经氯金酸腐蚀液腐蚀后的金属基底在正十二烷基硫醇气氛下，于常温常压下通过气相沉积进行修饰，沉积时间为1天，取出潜艇模型，其表面即超疏水涂层；4、抗碱测试配制pH = 11的水溶液，用注射器将该溶液滴加到步骤3所得的超疏水涂层表面，观察腐蚀情况。实施例16测试结果显示，pH = 11的水溶液下，该发明的减阻超疏水涂层仍显示出良好的疏水性，即该发明的减阻超疏水涂层抗强碱腐蚀。实施例17:1、用无水乙醇冲洗金属基底，冲洗时间为lmin，再在室温下用氮气将金属基底表面吹干；2、将步骤1中所得的金属基底置于5. Ommol/L的硝酸银腐蚀溶液中，静置0.证，取出，用无水乙醇冲洗，冲洗时间为lmin，常温下干燥；3、将步骤2中所得的经硝酸银腐蚀液腐蚀后的金属基底在正十二烷基硫醇气氛下，于常温常压下通过气相沉积进行修饰，沉积时间为1天，取出潜艇模型，其表面即超疏水涂层；4、抗碱测试配制pH = 13的水溶液，用注射器将该溶液滴加到步骤3所得的超疏水涂层表面，观察腐蚀情况。实施例17测试结果显示，pH = 13的水溶液下，该发明的减阻超疏水涂层仍显示出良好的疏水性，即该发明的减阻超疏水涂层抗强碱腐蚀。实施例15-17表明，该发明的减阻超疏水涂层对于强碱有良好的抗腐蚀性。将铜箔基底换做铜箔胶带可得到同样效果。本发明制备的减阻超疏水涂层扫描电镜测试图见图1 ;pH = 1的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图见图2 ;pH = 3的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图见图3 ;pH = 5的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图见图4 ;pH = 7的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图见图5 ;pH = 9的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图见图6 ;pH = 11的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图见图7 ；pH = 13的水溶液滴到本发明制备的减阻超疏水涂层表面接触角测试图见图8。
权利要求
1.一种基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层，其特征在于该涂层是由金属基底及沉积在基底表面的微纳米二元分级复合结构组成的贵金属层，贵金属层表面修饰有低表面能物质。
2.权利要求1所述的一种基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层，其特征在于金属基底为铜，贵金属为金或银，低表面能物质为正十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、氟代硫醇。
3.权利要求1所述的一种基于无电金属沉积技术的减阻超疏水涂层，其特征在于，包括以下步骤1)、用无水乙醇冲洗金属基底，冲洗时间为l-5min，再在室温下用氮气将金属基底表面吹干；2)、将步骤1)中所得的金属基底置于含有贵金属离子的腐蚀溶液中，静置0.5-10h，取出，用无水乙醇冲洗，冲洗时间为l-5min，常温下干燥；3)、将步骤2、中所得的经腐蚀液腐蚀后的金属基底在低表面能物质气氛下，于常温常压下通过气相沉积进行修饰，沉积时间为1-3天，取出，其表面即超疏水涂层；4)、步骤幻中所得的超疏水涂层，当其部分区域受损后，可对此部分采用腐蚀液腐蚀 0. 5-10h,取出，用无水乙醇冲洗，在室温下干燥，再用低表面能物质在常温常压下通过气相沉积法进行修饰，修饰完成后，此受损表面恢复超疏水性。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所用金属基底为金属铜箔或金属铜箔胶带，腐蚀溶液为氯金酸溶液或硝酸银溶液。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，氯金酸溶液或硝酸银溶液的浓度为 5-10mmol/Lo
6.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，低表面能物质为正十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、氟代硫醇之一。
全文摘要
一种减阻超疏水涂层及其制备方法，属于功能性纳米材料应用技术领域。该发明在基底上采用无电金属沉积技术，在基底上构筑贵金属的微纳米二元分级复合结构，经低表面能物质修饰，涂层的水静态接触角在150度以上，滚动角在5度以下。将该发明应用于自带动力的模型，模型行驶速度显著增加，减阻率高达20％。该发明的减阻超疏水涂层具有良好的抗腐蚀性，可耐强酸、强碱溶液腐蚀。该发明具有可修复性，采用本发明的方法可在短期内迅速恢复受损区域的疏水性。该发明制备方法简单，制作周期短，减阻率高。
文档编号C23C14/12GK102492942SQ20111039683
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者石峰, 董红玉 申请人:北京化工大学