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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划超疏水材料的制备十八烷基硫醇无水乙二胺,化学纯(上海凌峰化学试剂有限公司);锌片,%高纯试剂(上海龙昕科技发展有限公司);氟硅烷CF3(CH2)8CH2Si(OCH3)3(FAS),分析纯(日本Chisso公司).铜片在乙醇溶解下的01M的十四烷酸溶液中沉积10天形成接触角为1550的超疏水膜。对比超疏水膜和同结构普通膜发现，超疏水膜表面为花瓣状形貌，这种形貌极有利于截留大量空气，对基体起到保护作用。1实验部分薄膜的制备把厚度为mm锌片(分析纯,纯度%,天津市风船化学试剂科技有限公司
2、)切成10mm10mm的锌片,分别用无水乙醇(分析纯,纯度%,烟台三和化学试剂有限公司)和去离子水(实验室自制)超声清洗15min,用氮气吹干后备用.将清洗后的锌片浸泡在4vol%的N,N-二甲基甲酰胺(DMF,分析纯,纯度%,上海埃彼化学试剂有限公司)溶液中,65下恒温保持24h.取出后用去离子水和无水乙醇洗涤,氮气吹干.将DMF处理后的锌片浸泡在硬脂酸(分析纯,天津市瑞金特化学品有限公司)的乙醇溶液中,浓度为mol/L,在室温下静置一段时间后取出,用无水乙醇彻底清洗后氮气吹干.2.1实验材料与仪器铝合金(牌号为LY12,成份:铜3.8%,镁1.2%,锰0.3%,锌0.3%,硅0.5%,铁0
3、.5%,兰州中科凯特公司);乙基三氯硅烷(瑞士,FlukaAG,BuchsSG);甲苯(分析纯,天津化学试剂有限公司);无水乙醇(分析纯,天津化学试剂有限公司);丙酮(分析纯,天津化学试剂有限公司);氟化氢(分析纯,北京双环化学试剂厂);盐酸(分析纯,白银良友化学试剂有限公司);氢氧化钠(分析纯,天津化学试公司一厂);去离子水(自制)。2.2实验方法2.2.1铝合金基体表面的微纳米化将切割好的铝合金片(20mm20mm1mm)在金相试样抛光机上预抛,抛光。依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗并在空气中吹干。然后浸到刻蚀液(HCl(40ml):H2O(12.5ml):HF(2.5ml)中进行化学刻
4、蚀,时间为15s。刻蚀完成后,立即用去离子水超声清洗两次,每次5min,以除去表面残留刻蚀生成物,最后将处理好的铝合金片放入烘箱于90e干燥20min。2.2.2表面硅烷修饰在室温下量取一定体积的甲苯加入反应槽,并将已经刻蚀好的铝合金片放入。然后用微量注射器向反应槽中加入适量的乙基三氯硅烷,配制成一定浓度的三氯硅烷-甲苯溶液,在相对环境湿度为40%50%的条件下反应一定时间。待反应完毕,依次按下列顺序清洗:无水甲苯2次,无水乙醇3次,乙醇水溶液(体积比为1:1)2次,去离子水2次。将清洗后的铝合金片放入烘箱,在120?C下干燥10min,即得到铝合金基体超疏水表面。1.1锌基表面微纳米结构的构
5、建(1)化学刻蚀.用干净的烧杯配置3.10mol/L的硝酸溶液,将1.00cm1.00cm0.02cm的锌片样品,放入盛有乙醇溶液的烧杯中,用超声波清洗仪清洗15min,取出风干待用.取样片放入配制好的硝酸溶液中,反应40s和55s,取出放入乙醇溶液中用超声波清洗仪清洗5min,取出烘干.(2)表面疏水化处理将液体石蜡和二硫化碳按1:1的比例配置成混合溶液,然后将刻蚀完成后的锌片放入混合溶液中,室温下浸泡20min后取出,最后放入烘箱中65e下烘烤10min.1.2实验方法1.2.1铝片的处理将铝片切割为30mm50mm长方形,依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗5min,自然晾干,备用.1.2
6、.2化学腐蚀将洗好的铝片浸泡在1mol/LNaOH溶液中直至表面有大量气泡生成(约3060s),或将其浸泡在不同浓度的盐酸溶液或氢氧化钠溶液中腐蚀.1.2.3电化学腐蚀以2个面积相等的铂片作为阴极,铝箔作阳极,平行正对放置,间距10mm,以013mol/LH3PO4溶液为电解液,在室温及磁搅拌下恒电流模式进行一步阳极氧化.1.2.4化学/电化学腐蚀将铝片浸泡在5mol/LHCl溶液中腐蚀5min,然后在电化学腐蚀液质量分数为5%的H3PO4溶液和丙三醇的混合液(体积比为1B1)中恒电流密度(1mA/cm2)下氧化10min.超疏水材料的研究现状及应用摘要:超疏水表面材料具有防水、防污、可减少流
7、体的粘滞等优良特性，是目前功能材料研究的热点之一。由于超疏水表面在自清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面的潜在应用,有关超疏水表面的研究引起了极大的关注，本文简述了超疏水表面的制备方法，归纳了超疏水表面的应用,对超疏水表面研究的发展进行了展望。关键词：超疏水表面材料；微流体系统；表面制备方法；表面应用SuperhydrophobicmaterialsResearchandApplicationLiYongliang(JiangnanUniversity,CollegeofChemistryandMaterialsEngineeringJiangsuWuxi,China)Abstract:Su
8、perhydrophobicsurfacematerialwithawaterproof,anti-fouling,canreducetheviscosityofthefluidandotherexcellentfeatures,iscurrentlyoneofthehotfunctionalmaterials.Assuper-hydrophobicsurfaceintheself-cleaningsurfaces,microfluidicsystems,biocompatibilityandotherpotentialapplications,researchonsuper-hydropho
9、bicsurfacecausedagreatdealofattention,thispaperoutlinesthesuper-hydrophobicsurfacepreparationmethods,summarizedthesuper-hydrophobicsurfaceapplicationofresearchforthedevelopmentofsuper-hydrophobicsurfaceswerediscussed.Keywords:Superhydrophobicsurfacematerial;Microfluidicsystems;Surfacepreparationmeth
10、ods;Surfaceapplication近年来，植物叶表面的超疏水现象引起了人们的关注。所谓植物超疏水能力，就是植物叶面具有显著的疏水，脱附，防粘，自清洁功能等。随着科学的发展,各种疏水表面的设计和应用成为研究的热点问题之一。一般认为水滴接触角大于150的表面称为超疏水表面。自然界里有很多动植物表面都具有高疏水性和自洁功能,例如荷叶和水稻叶表面,其表面水的接触角都高达160以上,滚动角小于3。超疏水表面的制备通常包括粗糙表面的制备和使用低表面能物质对粗糙表面进行修饰这两个步骤。随着实验技术的不断革新,一些添加剂、助剂的使用,使得制备工艺进一步完善,进而得到了一些简单、可操作性强且产出成品性
11、能良好的制备方法。近年来,超疏水表面凭借其特有的自清洁性及良好的生物相容性,受到了更加广泛的关注。由于超疏水材料独特的表面特性，使其可广泛应用于防水、防污、自清洁、流体减阻、抑菌等领域，因此超疏水材料在现实生产和生活中具有广阔的应用前景。近年来,超疏水性表面的研究已成为比较活跃的研究课题之一,这对制备新的高性能的功能材料表面有重要的作用。1超疏水材料的表面特征润湿性是指液体与固体表面接触时,液体可以渐渐渗入或附着在固体表面上,是固体表面的重要特征之一,这种特征由固体表面的化学组成及微观结构共同决定。接触角和滚动角是评价固体表面润湿性的重要参数,理论上疏水表面既要有较大的接触角,又要有较小的滚动
12、角。超疏水性表面一般是指与水的接触角大于150,而滚动角小于10的表面,这样的表面具有防雪、防污染、抗氧化及防止电流传导等特性。植物叶子表面有许多丛生的放射状微茸毛,该微茸毛尖端极易亲水,入水后能瞬间锁定水分子,使叶片表层到茸毛尖端之间形成了一薄层空气膜,从而避免叶片与水直接接触.Barthlott研究发现，这种微茸毛由乳突及蜡状物构成,其为微米结构。中科院研究员江雷研究发现,乳突为纳米结构,这种纳米与微米相结合的双微观结构正是引起表面防污自洁的根本原因。研究表明,具有较大接触角和较小滚动角的超疏水性表面结构为微米级及纳米级结构的双微观复合结构,且这种结构直接影响水滴的运动趋势。超疏水表面的结
13、构通常采用两种方法,一是在疏水材料表面上构建微观结构,二是在粗糙表面上修饰低表面能物质。由于降低表面自由能在技术上容易实现,因此超疏水表面制备技术的关键在于构建合适的表面微细结构。当前,已报道的超疏水表面制备技术主要有溶胶一凝胶法、模板法、自组装法及化学刻蚀法等。2超疏水材料表面的制备方法相分离方法制备超疏水材料将本体聚合制备的聚苯乙烯溶于四氢呋喃，然后向该溶液中滴加乙醇来引发相分离，通过控制乙醇的含量来控制相分离的程度，从而制备出表面结构可控的聚苯乙烯薄膜。科学家发现向聚丙烯的溶液中滴加适量的不良溶剂，会增加聚丙烯图层的表面粗糙度，这是因为由于不良溶剂的加入导致了聚丙烯溶液的相分离。因此向P
14、S的THF溶液中滴加适量的PS的不良溶剂乙醇，会导致PS溶液的相分离，从而制备出表面结构粗糙的材料表面。并且乙醇的加入量影响着相分离的程度，进而影响着PS薄膜的表面粗糙程度。相分离过程发生在涂膜后，随着不良溶剂乙醇的挥发，在溶液中大量积聚的PS分子为了减少表面能自发的形成小球，有的小球之间会团聚形成大球。从结构分析，材料表面就形成了微纳双重结构。通过实验发现乙醇的浓度在49左右时接触角达到最大值1516。乙醇浓度较小时，相分离程度不充分，只形成小球无大球。乙醇浓度较大时，材料表面只形成大球而无小球。因此，适量的乙醇浓度，才能使材料表面形成良好的微纳双重结构，从而得到性能优异的超疏水材料。模板印
15、刷法Sun等使用荷叶作为原始模板得到PDMS的凹模板,再使用该凹模板得到PDMS凸模板,该凸模板是荷叶的复制品,它与荷叶有同样的表面结构,因此表现出良好的超疏水性和很低的滚动角。该工艺类似于“印刷”,因此称为模板印刷法。Lee等用金属镍来代替PDMS,获得竹叶的凹模板。再在金属镍凹模板上使用紫外光固化的高分子材料复制,得到类似竹叶的复制品,该复制品具有超疏水能力。金属镍模板更耐磨、刚性更好、更易准确复制。在Lee的另外一篇文章中还有更多的例子。另外,Lai等通过光催化印刷法在TiO2纳米管膜上获得超亲水超疏水的方法也很有价值。模板印刷法是一种简洁、有效、准确、便宜、可大面积复制的制备方法。有望成为实用化制备超疏水材料的重要方法。电纺法江雷等通过一种简单的电纺技术,将溶于DMF溶剂中的PS制成具有多孔微球与纳米纤维复合结构的超疏水薄膜。其中多孔微球对超疏水性能起主要作用,纳米纤维起固定多孔微球的作用,该膜的WCA达到。Kang等也采用该法制备了PS超疏水膜。Ma等通过电纺法得到PS-g-PDMS和PS共纺的无纺布。由于PDMS在纤维表面富集,并且纤维尺寸为150400nm,因此,该无纺布WCA可达到163。该纤维透气性好、柔韧、超疏水等优点使它在纺织和生物领域有很大的应用价值。具有超疏水性
