CN108380467B - 一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法 - Google Patents

一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108380467B
CN108380467B CN201810384589.8A CN201810384589A CN108380467B CN 108380467 B CN108380467 B CN 108380467B CN 201810384589 A CN201810384589 A CN 201810384589A CN 108380467 B CN108380467 B CN 108380467B
Authority
CN
China
Prior art keywords
super
hydrophobic
substrate
adhesive tape
superhydrophobic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810384589.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108380467A (zh
Inventor
陶杰
沈一洲
金明明
许杨江山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201810384589.8A priority Critical patent/CN108380467B/zh
Publication of CN108380467A publication Critical patent/CN108380467A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108380467B publication Critical patent/CN108380467B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/32—Processes for applying liquids or other fluent materials using means for protecting parts of a surface not to be coated, e.g. using stencils, resists
    • B05D1/322—Removable films used as masks
    • B05D1/325—Masking layer made of peelable film
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/10—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by other chemical means
    • B05D3/101—Pretreatment of polymeric substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/10—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by other chemical means
    • B05D3/102—Pretreatment of metallic substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/10—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by other chemical means
    • B05D3/107—Post-treatment of applied coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00—Metallic substrate
    • B05D2202/10—Metallic substrate based on Fe
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00—Metallic substrate
    • B05D2202/20—Metallic substrate based on light metals
    • B05D2202/25—Metallic substrate based on light metals based on Al
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00—Metallic substrate
    • B05D2202/30—Metallic substrate based on refractory metals (Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W)
    • B05D2202/35—Metallic substrate based on refractory metals (Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W) based on Ti
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2350/00—Pretreatment of the substrate
    • B05D2350/30—Change of the surface
    • B05D2350/33—Roughening
    • B05D2350/35—Roughening by chemical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2504/00—Epoxy polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

本发明公开了一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法，以金属或复合材料等为基体，采用常规超疏水表面微观结构构建方法在表面构建具有一定粗糙度的微观结构，并利用防水胶带将所设计的超亲水区域封住，随后利用低表面能修饰剂修饰试样，由于胶带阻挡了修饰剂里低表面自由能官能团接触表面，因此在胶带密封的区域表现出超亲水特性，而胶带未封住的区域由于微观结构和低表面自由能的协同作用而表现出超疏水性能，最后将表面的胶带去除，得到超疏水/超亲水阵列分布表面，显示出较高的水下“锁”气泡能力。本发明提供的方法工艺简单，提高了超疏水表面在水下微气泡的稳定性，对于提高超疏水材料的工业化应用具有重要实践意义。

Description

一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法
技术领域
本发明属于金属基体表面处理技术领域，特别涉及一种可大幅度提高水下“锁”气泡能力的超疏水工程表面及其制备方法。
背景技术
超疏水表面由于特殊的微观结构以及低的表面能而展现出优异的斥水性能，其在自清洁、防腐蚀、流体减阻、防生物粘附以及水下油污处理等领域具有广泛的应用前景。超疏水表面的微观结构对润湿性具有十分重要的影响，在具有一定粗糙结构的超疏水表面，液滴并不能完全填满微观结构里的凹槽，而在液滴与凹槽之间会截留大量空气，使得固体表面与液滴的实际接触界面为固/液以及固/气复合接触界面。
近年来，超疏水表面在水下的浸润性在集油以及流体减阻等领域受到人们的广泛关注。在一定条件下，超疏水材料表面的微观结构会捕获一定量的空气，使得表面的液滴处于Cassie状态从而表现出斥水性。但是捕获空气的稳定性限制了超疏水材料在水下的运用，在水下环境中，自发捕获的微气泡在水流剪切作用下极易破坏和流失，气相结构的消失致使表面的固/液系统转化为粘滞态的Wenzel状态，从而丧失超疏水性能。如何能够紧密地“锁住”微气泡，避免液体浸入到表面的微观结构中是提高超疏水材料在水下的实际应用亟需解决的关键问题。
因此，本发明设计一种全新的超疏水/超亲水阵列分布表面，大幅度提高水下固/液/气三相界面能垒，迫使三相线不能移动，实现超疏水区域自发捕获的微气泡的紧密“锁合”作用，最终使得整个表面能够紧密密封一定数量的微气泡，达到在水下仍然保持超疏水性能的目的。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可大幅度提高水下“锁”气泡能力的超疏水/超亲水阵列分布表面的设计方法，设计加工的工程表面可大幅度提高水下“锁”气泡能力，且无需额外的气泡发生装置，在水下保持高效的超疏水性能。
针对现有超疏水材料表面水下气泡易于流失，从而丧失超疏水性能的问题，本发明设计了一种全新的超疏水/超亲水阵列分布表面，大幅度提高水下固/液/气三相界面能垒，迫使三相线不能移动，实现超疏水区域自发捕获的微气泡的紧密“锁合”作用，最终使得整个表面能够紧密密封一定数量的微气泡。具体包括如下步骤：
1)基体预处理。以金属、复合材料等为基体，首先进行相应预处理，获得干净待处理的表面。
2)表面微观结构的构建。采用常规的超疏水表面微观形貌构建方法在基体表面构造出具有一定粗糙度的微观结构。
3)表面超疏水/超亲水阵列分布设计。根据所选用基体的大小和形状，选择合适的超疏水/超亲水单位面积大小，包括单位超疏水的形状，以及相邻单位超疏水区域间距，并采用常用防水胶带将所选超亲水区域封住。
4)利用低表面能修饰剂修饰步骤3)处理后的试样，随后将基体表面的胶带去除，获得超疏水/超亲水阵列分布表面，示意图如附图1所示。
本发明针对超疏水表面捕获的微气泡在水下不能长时间停留的问题，采取了超疏水/超亲水阵列分布的方法，依靠超亲水表面大的表面张力，可以稳定住超疏水表明上的三相接触线，致使气泡可以长时间停留在微观结构里面。
本发明中，所述步骤1)中基体材料可以是常用的钢材、钛合金、铝合金等金属以及复合材料。
本发明中，所述步骤2)中微观结构的构建方法采用的是电化学法、刻蚀法或模板法等常规超疏水表面微观结构构建方法。
本发明中，所述步骤3)中表面由多块单位超疏水区域和超亲水区域构成，且超疏水/超亲水区域呈阵列分布，超疏水区域根据基体形状尺寸可以选择四边形、六边形、圆形等形状，确保任意单位超疏水区域四周都是超亲水区域，单位超疏水区域面积大小为0.5～1.5cm2，相邻单位超疏水区域间距为0.2～0.4cm。
本发明中，所述步骤4)中选择十七氟硅烷、月桂酸或PDMS等低表面能修饰剂修饰基体，最后将基体表面的防水胶带去除，即可获得超疏水/超亲水阵列表面。超亲水区域接触角几乎为零°，超疏水区域接触角达到了160°，具体如附图2和附图3所示。
采用本发明的大幅度提高水下“锁”气泡能力的超疏水/超亲水阵列分布表面具有以下特点：
1)针对超疏水表面微气泡在水下容易被破坏的问题，采用了超疏水/超亲水阵列分布的设计，由于任意单位超疏水区域四周都被超亲水区域环绕，使得超疏水区域与超亲水区域交界处会产生大的接触角滞后。两种表面上巨大的表面张力差异可以迫使超疏水区域上的三相接触线不发生移动，超疏水表面捕获的气体因此能够被“锁”住，在水下100cm深处可持续8-10天，从而实现在水下稳定超疏水性能的作用，应用前景广阔。
2)本发明利用超疏水表面微观结构和低表面自由能的协同作用，可以自发地捕获一定量的微气泡，而无需额外的气泡发生装置，节省成本，适用于航海、管道运输等水下运输领域。
3)本发明中超疏水/超亲水阵列表面的制备工艺简单易行，实用性强。
附图说明
图1为本发明中超疏水/超亲水阵列分布表面示意图，1超亲水，2超疏水。
图2为液滴在超亲水区域静态光学图片。
图3为液滴在超疏水区域静态光学图片。
图4为本发明中实施例1的方法所制备的微观结构形貌(放大5000倍)。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
本发明的可大幅度提高水下“锁”气泡能力的超疏水/超亲水阵列表面的构建方法如下：
第一步，以铝合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1～6号金相砂纸对铝合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗15min后晾干备用；
第二步，利用电化学刻蚀的方法，以铝片为阳极，铂片为阴极，NaCl电解液浓度为0.1mol/L，电压为6V，刻蚀时间为2h，在基体表面得到微观结构。
第三步，设计单位超疏水形状为边长1cm的正方形，每个正方形间距为0.2cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，并采用防水胶带将所选超亲水区域密封。
第四步，将基体浸入浓度为1wt％的FAS-17乙醇溶液中，并保持24h，然后在120℃的烘箱中热烘2h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水阵列分布表面。
依照上述实施步骤制备的可大幅度提高水下“锁”气泡能力的超疏水/超亲水阵列分布表面在水下表现出优异的“锁”气泡能力，观察发现在水下100cm深度下试样颜色在第10天从银白色开始变暗，说明气泡开始消失，判断微气泡在水下维持时间为10天。附图1为设计的超疏水/超亲水阵列分布表面示意图。
实施例2
本发明的可大幅度提高水下“锁”气泡能力的超疏水/超亲水阵列表面的构建方法如下：
第一步，以铝合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1～6号金相砂纸对铝合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗20min后晾干备用；
第二步，利用电化学刻蚀的方法，以铝片为阳极，铂片为阴极，NaCl电解液浓度为0.1mol/L，电压为6V，刻蚀时间为2h，在基体表面得到微观结构。
第三步，设计单位超疏水形状为直径1cm的圆形，相邻两个超疏水圆形区域的圆心间距为1.2cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，并采用防水胶带将所选超亲水区域密封。
第四步，将基体浸入浓度为1wt％的FAS-17乙醇溶液中，并保持24h，然后在120℃的烘箱中热烘2h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水阵列分布表面。
依照上述实施步骤制备的超疏水/超亲水阵列表面在水下显示出了较高的“锁”气泡能力，观察发现在水下100cm深度下试样颜色在第8天从银白色开始变暗，判断微气泡在水下维持时间为8天。
实施例3
本发明的可大幅度提高水下“锁”气泡能力的超疏水/超亲水阵列表面的构建方法如下：
第一步，以铝合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1～6号金相砂纸对铝合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗10min后晾干备用；
第二步，利用电化学刻蚀的方法，以铝片为阳极，铂片为阴极，NaCl电解液浓度为0.1mol/L，电压为8V，刻蚀时间为2h，在基体表面得到微观结构。
第三步，设计单位超疏水形状为直径1cm的圆形，相邻两个超疏水圆形区域的圆心间距为1.4cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，并采用防水胶带将所选超亲水区域密封。
第四步，将基体浸入浓度为1wt％的FAS-17乙醇溶液中，并保持24h，然后在120℃的烘箱中热烘1.5h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水阵列分布表面。
依照上述实施步骤制备的超疏水/超亲水阵列表面在水下显示出了较高的“锁”气泡能力，观察发现在水下100cm深度下试样颜色在第9天从银白色开始变暗，判断微气泡在水下维持时间为9天。
实施例4
本发明的可大幅度提高水下“锁”气泡能力的超疏水/超亲水阵列表面的构建方法如下：
第一步，以钛合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1～6号金相砂纸对钛合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗15min后晾干备用；
第二步，将钛合金基体浸入40wt％的H2SO4溶液中在65℃反应1h后，放入0.1mol/L的NaHCO3稀溶液中浸渍5min以去除表面残留的酸溶液，最后将试样放入3.5mol/L的NaOH水溶液中反应18h，取出用蒸馏水冲洗干净，得到钛合金表面微观结构。
第三步，设计单位超疏水形状为边长1cm的正方形，每个正方形间距为0.2cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，并采用防水胶带将所选超亲水区域密封。
第四步，将基体浸入浓度为1wt％的FAS-17乙醇溶液中，并保持24h，然后在120℃的烘箱中热烘2h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水阵列分布表面。
依照上述实施步骤制备的超疏水/超亲水阵列表面在水下显示出了较高的“锁”气泡能力，观察发现在水下100cm深度下试样颜色在第9天从银白色开始变暗，判断微气泡在水下维持时间为9天。
实施例5
本发明的可大幅度提高水下“锁”气泡能力的超疏水/超亲水阵列表面的构建方法如下：
第一步，以环氧树脂为基体材料，采用1～6号金相砂纸对环氧树脂表面进行打磨，然后依次用丙酮和去离子水将表面冲洗干净，晾干备用；
第二步，将基体置于50％浓度的乙酸溶液中，保持5min，之后将基体取出并在去离子水中超声波清洗10min，最后将基体在60℃的烘箱中烘30min,得到环氧树脂基体表面微观结构。
第三步，设计单位超疏水形状为边长1.5cm的正方形，每个正方形间距为0.4cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，并采用防水胶带将所选超亲水区域密封。
第四步，将基体浸入浓度为1wt％的硬脂酸乙醇溶液中，保持60min，然后在50℃的烘箱中热烘2h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水阵列分布表面。
依照上述实施步骤制备的超疏水/超亲水阵列表面在水下显示出了较高的“锁”气泡能力，观察发现在水下100cm深度下试样颜色在第8天从银白色开始变暗，判断微气泡在水下维持时间为8天。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种提高水下锁气泡能力的工程表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）以金属或复合材料为基体，首先进行相应预处理，获得干净待处理的表面；
2）采用超疏水表面微观形貌构建方法在基体表面构造出具有一定粗糙度的微观结构；
3）根据所选用基体的大小和形状，确定单位超疏水表面的面积大小及其形状，以及相邻单位超疏水表面的间隔间距，剩余的表面即为超亲水区域，然后将确定的超亲水区域用胶带密封以防止修饰剂浸入；所述的单位超疏水表面是四边形、六边形、圆形；确保任意单位超疏水表面的四周都是超亲水区域；单位超疏水表面面积大小为0.5~1.5cm2，相邻单位超疏水表面间距为0.2~0.4 cm；
4）利用低表面能修饰剂修饰步骤3）获得的基体，最后将超亲水区域胶带去除，获得超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面；步骤4）中采用十七氟硅烷、月桂酸或PDMS低表面能修饰剂修饰基体，最后将基体表面的防水胶带去除，即可获得超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基体为钢材、钛合金、铝合金或环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备方法具体步骤如下：
第一步，以铝合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1~6号金相砂纸对铝合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗15 min后晾干备用；
第二步，利用电化学刻蚀的方法，以铝片为阳极，铂片为阴极，NaCl电解液浓度为0.1mol/L，电压为6 V，刻蚀时间为2 h，在基体表面得到微观结构；
第三步，设计单位超疏水表面形状为边长1cm的正方形，每个正方形间距为0.2cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，采用防水胶带将所选超亲水区域密封；
第四步，将基体浸入浓度为1 wt%的FAS-17乙醇溶液中，并保持24 h，然后在120 ℃的烘箱中热烘2 h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备方法具体步骤如下：
第一步，以铝合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1~6号金相砂纸对铝合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗10 min后晾干备用；
第二步，利用电化学刻蚀的方法，以铝片为阳极，铂片为阴极，NaCl电解液浓度为0.1mol/L，电压为8 V，刻蚀时间为2 h，在基体表面得到微观结构；
第三步，设计单位超疏水形状为直径1cm的圆形，相邻两个超疏水圆形区域的圆心间距为1.4cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，并采用防水胶带将所选超亲水区域密封；
第四步，将基体浸入浓度为1 wt%的FAS-17乙醇溶液中，并保持24 h，然后在120 ℃的烘箱中热烘1.5 h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备方法具体步骤如下：
第一步，以钛合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1~6号金相砂纸对钛合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗15 min后晾干备用；
第二步，将钛合金基体浸入40wt%的H2SO4溶液中在65℃反应1h后，放入0.1 mol/L的NaHCO3稀溶液中浸渍5min以去除表面残留的酸溶液，最后将试样放入3.5 mol/L的NaOH水溶液中反应18 h，取出用蒸馏水冲洗干净，得到钛合金表面微观结构；
第三步，设计单位超疏水形状为边长1cm的正方形，每个正方形间距为0.2cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，并采用防水胶带将所选超亲水区域密封；
第四步，将基体浸入浓度为1 wt%的FAS-17乙醇溶液中，并保持24 h，然后在120 ℃的烘箱中热烘2 h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面。
6.根据权利要求1-5任一所述制备方法获得的水下锁气泡能力提高的工程表面。
CN201810384589.8A 2018-04-26 2018-04-26 一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法 Active CN108380467B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810384589.8A CN108380467B (zh) 2018-04-26 2018-04-26 一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810384589.8A CN108380467B (zh) 2018-04-26 2018-04-26 一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108380467A CN108380467A (zh) 2018-08-10
CN108380467B true CN108380467B (zh) 2020-10-27

Family

ID=63066076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810384589.8A Active CN108380467B (zh) 2018-04-26 2018-04-26 一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108380467B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110028037B (zh) * 2019-05-07 2021-08-10 大连理工大学 一种超疏水半球阵列的复制加工工艺
CN112221916B (zh) * 2020-10-09 2022-10-18 西北工业大学 基于近壁面气体饱和度调节的超疏水表面气膜调控装置
CN114956241B (zh) * 2022-06-10 2023-07-28 中国计量大学 一种控制气泡滑移速度以矩形脉冲信号变化的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1095030A (zh) * 1993-05-07 1994-11-16 三井造船株式会社 在有浸水部分结构物浸水表面上形成空气膜的方法及构造
JPH09262563A (ja) * 1996-03-29 1997-10-07 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 構造物の没水表面に形成した気体膜保持方法
KR20160118442A (ko) * 2015-04-01 2016-10-12 울산대학교 산학협력단 물체의 표면구조
CN107321583A (zh) * 2017-07-21 2017-11-07 南京航空航天大学 微纳米分级结构超疏水表面的原位构建方法及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1095030A (zh) * 1993-05-07 1994-11-16 三井造船株式会社 在有浸水部分结构物浸水表面上形成空气膜的方法及构造
JPH09262563A (ja) * 1996-03-29 1997-10-07 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 構造物の没水表面に形成した気体膜保持方法
KR20160118442A (ko) * 2015-04-01 2016-10-12 울산대학교 산학협력단 물체의 표면구조
CN107321583A (zh) * 2017-07-21 2017-11-07 南京航空航天大学 微纳米分级结构超疏水表面的原位构建方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN108380467A (zh) 2018-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108380467B (zh) 一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法
CN103276429B (zh) 铝或铝合金的超疏水表面的制备方法
CN112609218B (zh) 一种超疏水微弧氧化复合膜的制备方法
CN101429672A (zh) 耐海水腐蚀的金属铝或铝合金表面处理方法
CN102021628A (zh) 一种金属钛或钛合金超疏油表面的制备方法
Zhan et al. Highly floatable superhydrophobic metallic assembly for aquatic applications
CN103290418A (zh) 铝及其合金超双疏表面制备方法
CN102051615A (zh) 一种防爬行防腐蚀钛或钛合金材料的制备方法
CN109112599A (zh) 一种在铝基体上获得滑移多孔表面的制备方法
CN103817059A (zh) 铝超疏水表面的制备方法及其制品
CN105220185A (zh) 一种超疏油微柱阵列表面织构的制备方法
CN102962188B (zh) 超疏水铝材/锌材及其制备方法和应用
CN102677058A (zh) 含铜离子和氯离子的盐溶液刻蚀制备超疏水铝表面的方法
CN106498478A (zh) 一种透明的独立二氧化钛纳米管阵列薄膜的制备方法
Kaviti et al. Development of hierarchical structures for enhanced solar desalination
CN111549345B (zh) 一种slip表面及其构筑方法
Liu et al. A review on applications of functional superhydrophobic surfaces prepared by laser biomimetic manufacturing
CN116833578B (zh) 金属表面电解氧化层超疏水防腐蚀的激光加工方法
Kasuga et al. Fabrication of superoleophobic surface on stainless steel by hierarchical surface roughening and organic coating
Yang et al. The synthesis and mechanism of superhydrophobic coatings with multifunctional properties on aluminum alloys surface: a review
CN107142467A (zh) 一种超润滑铝表面的制备方法
CN105063738B (zh) 一种钛合金基体耐久性水下超疏油表面的制备方法
CN112550552A (zh) 一种具有润湿阶跃效应的气膜减阻模型及其制备方法
CN107377334A (zh) 一种铝基微锥阵列结构超疏水表面及其构建方法
CN102366712B (zh) 利用低压强制Cassie态效应改变微孔膜润湿性的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant