专利名称：一种在铝表面制备超亲水浸润表面的方法
技术领域：
本发明涉及一种在铝表面制备具有超亲水特性的薄膜材料的方法，该薄膜材料适于于需要超亲水固体表面，可以应用于需要铝表面的各种领域，属于薄膜技术领域。
背景技术：
目前，人们从荷叶效应中得到启发，正在尝试各种超疏水的制作，使固体表面具有超疏水性能，从而应用在不同的领域.这样的技术已经应用在许多领域像我们日常生活中的建筑，汽车上面的超疏水自清洁玻璃，防雾镜等.目前对铝表面的浸润性研究主要集中在超疏水表面，从而达到其表面自清洁的目的。Lijun Liu, JiashouZhao, Yi Zhang, Fan Zhao,Yanbo Zhang. Fabrication of superhydrophobic surfaceby hierarchical growth of lotus-leaf-like boehmite on aluminum foil. Journal of Colloid and Interface Science 358 (2011) 277 - 283. Yonggang Guoj QihuaWang, Tingmei Wang. Facile fabrication of superhydrophobic surface with micro/nanoscale binary structures on aluminum substrate. Applied Surface Science257(2011)5831 - 5836.这两片文献报道了在铝表面制备超疏水薄膜性能研究成果。上面方法都是使铝的表面实现了超疏水。在自然界中，固体的表面基本上都是亲水的状态，虽然是亲水的，但是达到超亲水还需要进一步的构造形貌。而目前对铝表面超亲水的研究还很少，特别是一种长期稳定超亲水铝表面的制备。所以我们发明了一种在铝表面制备超亲水的简易方法，开拓其应用。铝是一种应用很广的材料。当应用在空调散热器上时，由于其本身的浸润性能，本征接触角比较大，可以达到60°左右，使得空调的能耗比较大，而且可以在散热片之间形成水桥，腐蚀其表面。而当表面达到成超亲水时，水可以很好的铺展，从而排走，不会形成水桥，这样的话一是可以大大降低其能耗，二是可以很大程度延缓其腐蚀。而空调的能耗和防腐蚀是空调技术的一个关键技术。所以，在铝表面制作本征超亲水薄膜很重要也很有必要·
发明内容
本发明所要解决的问题是，提供一种使铝表面达到超亲水的制作方法，通过在其表面形貌的构造，增加粗糙度以减少其表面与水的接触角，实现铝表面长期稳定的超亲水性能。为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是把纯铝放在氯化铜的溶液中，通过简单的化学置换反应，在铝表面制备出具有特殊形貌的铜表面，从而构造微纳结构实现超亲水。本发明一种在铝表面制备超亲水浸润表面的方法，其特征在于，包括以下步骤(I)纯铝片分别用甲苯、丙酮、乙醇进行超声，用去粒子水冲洗干净，放在HCl溶液中浸泡去除表面氧化物，待用。HCl溶液优选浓度1M，浸泡时间为10s。
(2)配置O. OOlM - O. OlM的CuCl2溶液，将清洗好的铝片马上放入配好的溶液中，在室温下反应5min - ISOmin后，拿出来用去离子水冲洗干净，自然晾干。经过接触角测量和扫描电镜分析，样品的表面形成了树枝状的微纳粗糙结构，在铝表面形成了一层粗糙度很大的微纳结构，这层微纳结构由树枝装的纳米结构和树装的微米结构组成，在微米中间存在着大量的空气间隙，并且由于铜也具有很高的表面能，使得这两种结构复合了亲水模型，水滴在其表面结构塌陷形成Wenzel接触，从而使表面产生超亲水性能而且在室温下3个月接触角基本不发生变化，稳定性很好。与已有技术相比，本发明的特征在于，经过很简单的化学反应在铝表面构造微纳形貌就可以制得稳定性很好的超亲水表面。一来可以节省成本，二是工艺非常简单。在空调散热片上，明显改善了散热行和抗腐蚀性。
图I为实施例I所得样品的扫描电镜照片；图2为实施例I水滴在超亲水表面的接触角测试图。
具体实施例方式以下用两个实施例子来进一步介绍本发明，但本发明并不限于以下实施例。实施例I :I.纯铝片用甲苯、丙酮、乙醇各超声15min，用去粒子水冲洗干净，放在IM HCL溶液中浸泡IOs (去除表面氧化物)，待用2.配置O. 005M的CuCl2溶液，将清洗好的铝片迅速放入配好的溶液中，在室温下反应ISOmin后，拿出来用去粒子水冲洗干净。自然晾干。所得样品的扫描电镜照片见图I ;水滴在超亲水表面的接触角测试图，见图2。而且在室温下3个月接触角基本不发生变化，稳定性很好。实施例2:I.纯铝片用甲苯、丙酮、乙醇各超声15min，用去粒子水冲洗干净，放在IM HCL溶液中浸泡IOs (去除表面氧化物)，待用2.配置O. OlM的CuCl2溶液，将清洗好的铝片迅速放入配好的溶液中，在室温下反应60min后，拿出来用去粒子水冲洗干净。自然晾干。同样具有由树枝装的纳米结构和树装的微米结构组成的微纳结构，水滴在其表面结构塌陷形成Wenzel接触，从而使表面产生超亲水性能而且在室温下3个月接触角基本不发生变化，稳定性很好。
权利要求
1.一种在铝表面制备超亲水浸润表面的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)纯铝片分别用甲苯、丙酮、乙醇进行超声，用去粒子水冲洗干净，放在HCl溶液中浸泡去除表面氧化物，待用； (2)配置O.OOlM - O. OlM的CuCl2溶液，将清洗好的铝片马上放入配好的溶液中，在室温下反应5min — 180min后,拿出来用去离子水冲洗干净，自然晾干。
2.按照权利要求I的方法，其特征在于，HCl溶液浓度为1M，浸泡时间为10s。
全文摘要
一种在铝表面制备超亲水浸润表面的方法，属于薄膜技术领域。纯铝片分别用甲苯、丙酮、乙醇进行超声，用去粒子水冲洗干净，放在HCl溶液中浸泡去除表面氧化物，待用。配置0.001M－0.01M的CuCl2溶液，将清洗好的铝片迅速放入配好的溶液中，在室温下反应5min－180min后，拿出来用去离子水冲洗干净，自然晾干。本发明在铝表面构造微纳形貌就可以制得稳定性很好的超亲水表面。一来可以节省成本，二是工艺非常简单。
文档编号B82Y40/00GK102825260SQ20121022446
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者王波, 裴明德, 胡德志, 刘晶冰, 宋雪梅, 朱满康, 侯育冬, 张铭, 王如志, 汪浩, 严辉 申请人:北京工业大学