CN110684959B - 金刚石梯度涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

金刚石梯度涂层及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于集水材料技术领域，具体涉及一种金刚石梯度涂层及其制备方法和应用。该金刚石梯度涂层的制备方法，包括如下步骤：提供基体，对所述基体的表面进行亲水处理；将所述亲水处理的基体置于纳米金刚石悬浮液中，进行植晶处理；对所述植晶处理后的基体表面沉积生长金刚石，使沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大，得到金刚石梯度涂层。该制备方法可以实现金刚石梯度涂层从超疏水到超亲水的润湿性梯度，得到的金刚石梯度涂层具有很好的机械耐磨性和化学稳定性，因此用于定向集水时具有很好的集水效率。

Description

金刚石梯度涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于集水材料技术领域，具体涉及一种金刚石梯度涂层及其制备方法和应用。
背景技术
非均相冷凝和雾收集的水收集在日常生活和工业应用中具有重要意义，天然和生物物种表现出的表面形态和润湿性的独特组合正受到科学界越来越多的关注。这些物种的表面形态表现出独特的微观和纳米结构排列，在水蒸气冷凝和雾收集中起着至关重要的作用。自20世纪以来，由于全世界更严重的缺水问题，尤其是那些有人居住的沙漠和干旱地区，水捕获技术受到越来越多的关注。这些地区的降雨稀少，一些动植物依靠雾和潮湿的空气作为主要水源。来自纳米布沙漠的甲虫可以从雾中收集水并将水滴引入其口中，因为它的甲壳具有疏水表面和随机阵列的亲水凸起。Cribellate蜘蛛依靠他们的丝绸，交替的纺锤节和接头导致润湿性和曲率梯度从潮湿空气中收集水。此外，还发现一些植物具有集水性质，例如，南非的植物Cotula fallax可以通过疏水表面和叶子的三维分层结构从雾中收集水并将液滴引导至其茎。在一些非常干旱的地区，仙人掌科物种可以有效地捕获雾，受益于其茎上分布均匀的刺和毛状体。绿色刚毛草中也发现了独特的水捕获和方向行为，这是由于其刷毛的倒钩结构。
受到自然界中生物的启发，一些材料被设计用于实现从潮湿空气中收集水的功能。基于纤维材料开发了一种模仿蜘蛛丝的一维(1D)集水材料，其上凝结的小水滴从接头传递到纺锤节并聚结形成更大的下降，然而其复杂的丝或纤维收集的这些聚结水滴可以由蜘蛛而不是人类方便地使用，因为它们是分开分布的并且难以直接和大量收集。考虑到这一点，一些植物的对齐倒钩结构或沙漠甲虫垂直凸起的甲壳，可以模仿具有均匀方向的水，以将收集的水输送到指定的装置中。尽管在仙人掌的推动下，已经进行了一些尝试来开发类似脊柱的集水材料，但它们的合成程序太复杂而不能扩展，并且这些方法不包括任何有效的排水系统。通过模仿沙漠甲虫的背部，已经探索了各种策略来制造由疏水和亲水成分组成的2D表面，然而，由于繁琐冗长的合成程序，一些方法仍然难以概括。
通过凝器表面官能化来实现逐滴冷凝，如长链碳氟化合物或脂肪酸可以诱导疏水性，但在长时间内通常化学不稳定，因此不适用于工业应用。对于集水材料，一方面要长期保持冷凝应用的机械磨损和化学稳定性(如沙漠中风沙冲蚀)并没有很好解决，另一方面实现定向收集水的功能还是比较难。因此，现有技术有待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金刚石梯度涂层及其制备方法和应用，旨在解决现有集水材料不稳定、易磨损，难以实现定向收集水的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种金刚石梯度涂层的制备方法，包括如下步骤：
提供基体，对所述基体的表面进行亲水处理；
将所述亲水处理的基体置于纳米金刚石悬浮液中，进行植晶处理；
对所述植晶处理后的基体表面沉积生长金刚石，使沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大，得到金刚石梯度涂层。
本发明提供的金刚石梯度涂层的制备方法，先对基体表面进行亲水处理从而形成具有亲水性的基体表面，然后在该亲水性的基体表面植晶纳米金刚石预形核，最后对形核后的基体表面沉积生长金刚石，使纳米金刚石纳米颗粒的密度和粒径大小均呈梯度变化，即沿背离基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大，从而得到金刚石梯度涂层；这样得到的金刚石梯度涂层外表面的纳米金刚石颗粒密度和粒径较大具有疏水性，与亲水性的基体表面相邻的纳米金刚石颗粒密度和粒径较小具有亲水性，这样可以实现从超疏水到超亲水的润湿性梯度变化，而且金刚石梯度涂层具有很好的机械耐磨性和化学稳定性，因此该制备方法得到的金刚石梯度涂层用于定向集水时具有很好的集水效率。
本发明还提供一种金刚石梯度涂层，所述金刚石梯度涂层设置在基体表面，所述基体表面为亲水的基体表面，且所述金刚石梯度涂层中沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大。
本发明提供的金刚石梯度涂层，其外表面的纳米金刚石颗粒密度和粒径较大，而与亲水性的基体表面相邻的纳米金刚石颗粒密度和粒径较小，这样金刚石梯度涂层可以实现从超疏水到超亲水的润湿性梯度变化，而且具有很好的机械耐磨性和化学稳定性，用于定向集水时具有很好的集水效率。
本发明最后还提供一种本发明的上述的金刚石梯度涂层或上述制备方法制得的金刚石梯度涂层在定向集水中的应用。
因本提供的金刚石梯度涂层或上述制备方法制得的金刚石梯度涂层不久具有很好的机械耐磨性和化学稳定性，而且可以实现从超疏水到超亲水的润湿性梯度变化，因此用于定向集水时具有很好的集水效率。
附图说明
图1为本发明实施例制备的金刚石梯度涂层的SEM图和CA图；
图2为本发明实施例制备的金刚石梯度涂层的收集冷凝水的收集效果对比实验图；
图3为本发明实施例制备的金刚石梯度涂层的收集雾水的收集效率对比图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种金刚石梯度涂层的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S01：提供基体，对所述基体的表面进行亲水处理；
S02：将所述亲水处理的基体置于纳米金刚石悬浮液中，进行植晶处理；
S03：对所述植晶处理后的基体表面沉积生长金刚石，使沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大，得到金刚石梯度涂层。
本发明实施例提供的金刚石梯度涂层的制备方法，先对基体表面进行亲水处理从而形成具有亲水性的基体表面，然后在该亲水性的基体表面植晶纳米金刚石预形核，最后对形核后的基体表面沉积生长金刚石，使纳米金刚石纳米颗粒的密度和粒径大小均呈梯度变化，即沿背离基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大，从而得到金刚石梯度涂层；这样得到的金刚石梯度涂层外表面的纳米金刚石颗粒密度和粒径较大具有疏水性，与亲水性的基体表面相邻的纳米金刚石颗粒密度和粒径较小具有亲水性，这样可以实现从超疏水到超亲水的润湿性梯度变化，因金刚石材料的优点使该金刚石梯度涂层具有很好的机械耐磨性和化学稳定性，最终该制备方法得到的金刚石梯度涂层用于定向集水时具有很好的集水效率。
金刚石具有高硬度、高弹性模量、低摩擦系数的优异机械性能，还具有良好的半导体性能、生物兼容性、化学惰性及抗腐蚀性，使其在化学和生物材料领域有广泛的应用前景，基于金刚石优异的性能，本发明实施例在亲水性的基体表面沉积一种金刚石梯度涂层，通过对生长前金刚石形核的调控，使亲水性的基体表面的纳米金刚石颗粒密度和粒径较小，通过控制生长金刚石条件，使沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大，从而使纳米金刚石颗粒的密度和粒径大小均梯度变化得到有效控制；而纳米金刚石颗粒的密度和粒径越大，其表面粗糙度和表面能也就越大(即金刚石梯度涂层外表面粗糙度更大、表面能更大，与亲水性的基体表面相邻的表面相对粗糙度小、表面能小)，因此纳米金刚石颗粒的密度和粒径大小均梯度变化可以实现表面粗糙度和表面能的逐渐变化，从而实现从超疏水(纳米金刚石颗粒密度和粒径较大，粗糙度大、表面能大)到超亲水(纳米金刚石颗粒密度和粒径较小，粗糙度小、表面小，相当于一个亲水的仿生结构，设置在亲水性基体表面)的润湿性梯度变化，从而提高集水效率；并且金刚石材料可以保持冷凝应用的耐机械磨损和化学稳定性。
上述步骤S01中，基体用于沉积生长金刚石。所述基体的表面进行亲水处理后，表面含有TiO2、SiO2，SiC和Al2O3中的至少一种材料，从而使基体表面带负电，如此可以更好地吸附金刚石悬浮液(带正电)。具体地，基体是钛片、硅片或铝片，可以通过对钛片、硅片或铝片进行表面亲水处理后，钛片表面为TiO2层、硅片表面为SiO2或SiC层，铝片表面为Al2O3层。所述基体的表面进行亲水处理包括用氧等离子体进行超亲水处理，或者用硫酸和硝酸钾的混合溶液进行超亲水处理。在一实施例中，对钛片(硅片)表面进行清洗，然后进行腐蚀处理，使其表面形成二氧化钛(二氧化硅)，使其表面带负电，可以用碱溶液进行腐蚀处理。在一实施例中，对硅片表面沉积碳化硅亲水层。上述实施方式均可以对基体的表面进行亲水处理，形成亲水的基体表面。上述基体的厚度可以为800nm-1.5μm。
对上述基体的表面进行亲水处理包括用氧等离子体进行超亲水处理，或者用硫酸和硝酸钾的混合溶液进行超亲水处理，或者表面沉积亲水层。具体地，可以用氧等离子处理4-10min，或者在浓硫酸和硝酸钾混合液(体积比1:1)中加热至120-150℃再取出，或者表面沉积碳化硅，形成亲水层。
对上述基体的表面进行亲水处理，可以先前基体进行清洗处理，具体地，可以是超声清洗，包括：先用去离子水超声清洗2次，每次5分钟，最后用酒精超声清洗5分钟。
上述步骤S02中，植晶处理即为纳米金刚石预形核过程，对基体表面的预形核的分布从而可以更好地实现后期纳米结构的分布，该植晶过程的植晶溶液即为纳米金刚石悬浮液。其中含有：0.004-0.006wt％爆轰纳米金刚石，6-8×10-5mol/L的草酸，通过上述浓度控制，可以使亲水性的基体表面的纳米金刚石颗粒密度和粒径较小，以便实现后期纳米结构梯度变化的分布。所述纳米金刚石悬浮的pH为2-8，优选为5-6。
金刚石悬浮液以草酸作为分散剂，优选配比如下：草酸浓度7×10-5mol/L，金刚石粉浓度0.005wt.％，使用盐酸和氢氧化钠溶液分别调节其pH为2-8。在一实施例中，具体操作步骤如下：称取0.9003g草酸溶于1L水中，配成0.01mol/L的草酸溶液，再取7mL的0.01mol/L的草酸溶于993mL水中，即得7×10-5mol/L的草酸溶液；取0.125g的4wt％的纳米金刚石悬浮液加7×10-5mol/L的草酸溶液配成100g，即得所需要的金刚石悬浮液，之后再用盐酸和氢氧化钠溶液调节其pH为2-8，得到植晶溶液。
在一实施例中，所述植晶处理在超声条件下进行。具体地，植晶处理包括将亲水处理的基体放入植晶溶液中超声10-20min，取出，用氮气吹干。
上述步骤S03即为沉积生长金刚石，得到金刚石梯度涂层。在一实施例中，沉积生长金刚石的方法包括热丝化学气相沉积。具体地，所述热丝化学气相沉积的条件包括：以氢气和甲烷为反应气体，氢气的流量为600-800sccm，甲烷的流量为16-32sccm，沉积气压为1500-2000Pa，灯丝功率为6800-7000W，丝样距为7-10mm。通过对生长前金刚石形核的调控，以及后期生长金刚石条件控制，实现金刚石梯度涂层中纳米金刚石颗粒浓度和粒径的变化，而在上述热丝化学气相沉积的条件下，可以很好地实现纳米金刚石颗粒的密度和粒径逐渐增大的生长。在一实施例中，所述热丝化学气相沉积的时间为40min-1.5h。
上述热丝化学气相沉积过程中，使金刚石呈梯度变化，具体地，沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度逐渐增大是在5％-90％范围内逐渐增大，该金刚石梯度涂层中的纳米金刚石颗粒浓度即指金刚石梯度涂层单位表面积上纳米金刚石颗粒占用的表面积百分比，例如，金刚石梯度涂层靠近亲水基体表面的纳米金刚石颗粒浓度最小为5％即表示纳米金刚石颗粒占用的面积分布最小，金刚石梯度涂层外表面(用于与水接触的表面)的纳米金刚石颗粒浓度最大为90％即表面纳米金刚石颗粒占用的面积分布最大。而沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大在50nm-2μm范围内逐渐增大，例如，金刚石梯度涂层靠近亲水基体表面的纳米金刚石颗粒粒径最小为50nm，金刚石梯度涂层外表面的纳米金刚石颗粒粒径最大为2μm。在上述尺寸范围内，金刚石梯度涂层的相对两表面可以产生更大的金刚石尺寸差，形成更大的吸水拉力，将水从金刚石梯度涂层外表面定向向亲水基体表面收集，实现定向集水。
在一具体实施例中，该金刚石梯度涂层的制备步骤如下：
步骤一：对基体进行清洗；
步骤二：将清洗的基体用氧等离子体处理或者放在浓硫酸和硝酸钾的混合液中处理，使其表面变成超亲水；
步骤三：将超亲水的基体置于纳米金刚石悬浮液中进行植晶，随后用氮气吹干；
步骤四：将植晶之后的基体放入热丝进行纳米金刚石梯度涂层的沉积。
最后，可以将制备好的样品进行冷凝水收集效率对比预实验。
另一方面，本发明实施例还提供一种金刚石梯度涂层，所述金刚石梯度涂层设置在基体表面，所述基体表面为亲水的基体表面，且所述金刚石梯度涂层中沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大。
本发明实施例提供的金刚石梯度涂层，其外表面的纳米金刚石颗粒密度和粒径较大，而与亲水性的基体表面相邻的纳米金刚石颗粒密度和粒径较小，这样金刚石梯度涂层可以实现从超疏水到超亲水的润湿性梯度变化，而且具有很好的机械耐磨性和化学稳定性，用于定向集水时具有很好的集水效率。
具体地，本发明实施例提供的金刚石梯度涂层由本发明实施例的上述制备方法得到。
具体地，本发明实施例提供的金刚石梯度涂层中，所述纳米金刚石颗粒浓度在5％-90％范围内逐渐增大；所述纳米金刚石颗粒粒径在50nm-2μm范围内逐渐增大。在一实施例中，所述金刚石梯度涂层的厚度为300nm-2.5μm。上述尺寸范围内，金刚石梯度涂层的相对两表面可以产生更大的金刚石尺寸差，形成更大的吸水拉力，将水从金刚石梯度涂层外表面向亲水基体表面收集，实现定向集水。
在一实施例中，所述亲水的基体表面含有TiO2、SiO2，SiC和Al2O3中的至少一种材料，可以对基体的表面进行亲水处理后形成。具体地，基体为钛片，亲水处理后表面形成TiO2层，或者基体为硅片，亲水处理后表面形成SiO2或SiC层，或者基体为铝片，表面亲水处理后表面形成Al2O3层。
最后，本发明实施例还提供一种本发明实施例的上述的金刚石梯度涂层或上述制备方法制得的金刚石梯度涂层在定向集水中的应用。
因本发明实施例提供的金刚石梯度涂层或上述制备方法制得的金刚石梯度涂层具有很好的机械耐磨性和化学稳定性，而且可以实现从超疏水到超亲水的润湿性梯度变化，因此用于定向集水时具有很好的集水效率。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种金刚石梯度涂层的制备方法，具体操作步骤如下：
步骤一：对钛片基体表面进行清洗。首先使用去离子水超声清洗2次，每次5分钟，最后用酒精超声清洗5分钟，用氮气吹干。
步骤二：对清洗好的钛片进行腐蚀处理，使其形成氧化钛，使其表面带负电。腐蚀处理为：在碱溶液中超声清洗8分钟，然后在去离子水中清洗2分钟，其中碱溶液是体积比为氨水：过氧化氢：去离子水＝1:1:5的混合溶液。
步骤三：将腐蚀处理的基体用氧等离子体处理使其表面变成超亲水表面。
步骤四：对基体的超亲水表面进行清洗，将残留在片中的溶液清洗干净。使用去离子水超声清洗2次，每次5分钟，最后用酒精超声清洗5分钟，用氮气吹干。
步骤五：对基体进行纳米金刚石的植晶处理。植晶溶液为爆轰纳米金刚石悬浮液(金刚石粉浓度0.006wt.％，草酸浓度7×10-5mol/L)，分别调节pH分成pH3-pH6。植晶方式为将试样基体放入四种不同pH(pH＝3、4、5、6，进行对比)植晶溶液中超声10-30分钟，取出，用氮气吹干。
步骤六：将植晶之后的样品进行梯度金刚石涂层的制备。生长金刚石梯度层条件为：以氢气和甲烷为反应气体，控制氢气和甲烷的流向分别为800sccm和36sccm，沉积气压为1500Pa，灯丝功率为6800W，丝样距为(5-10)mm梯度台，采用梯度石墨作为水冷台，沉积时间为1小时。
实施例2
一种金刚石梯度涂层的制备方法，具体操作步骤如下：
步骤一：对硅片表面进行清洗，首先使用去离子水超声清洗2次，每次5分钟，最后用酒精超声清洗5分钟，用氮气吹干。
步骤二：对清洗好的硅片进行腐蚀处理，使其形成氧化硅，使其表面带负电。腐蚀处理为：在碱溶液中超声清洗8分钟，然后在去离子水中清洗2分钟。其中碱溶液为体积比为氨水：过氧化氢：去离子水＝1:1:5的混合溶液。
步骤三：将腐蚀后的基体用放在浓硫酸和硝酸钾的混合液中处理使其表面变成超亲水。
步骤四：对超亲水处理的基体进行清洗，将残留在硅片中的腐蚀溶液清洗干净。使用去离子水超声清洗2次，每次5分钟，最后用酒精超声清洗5分钟，用氮气吹干。
步骤五：对基体进行纳米金刚石的植晶处理。植晶溶液为爆轰纳米金刚石悬浮液(金刚石粉浓度0.004wt.％，草酸浓度7×10-5mol/L)，分别调节pH分成pH3-pH6。植晶方式为将试样放入四种不同pH(pH＝3、4、5、6，进行对比)植晶溶液中超声10-30分钟，取出，用氮气吹干。
步骤六：将植晶之后的样品进行梯度金刚石涂层的制备。生长金刚石梯度层条件为：以氢气和甲烷为反应气体，控制氢气和甲烷的流向分别为800sccm和36sccm，沉积气压为1500Pa，灯丝功率为6800W，丝样距为(5-10)mm梯度台，采用梯度石墨作为水冷台，沉积时间为1小时。
实施例3
一种金刚石梯度涂层的制备方法，具体操作步骤如下：
步骤一：对硅片表面进行清洗，首先使用去离子水超声清洗2次，每次5分钟，最后用酒精超声清洗5分钟，用氮气吹干。
步骤二：对清洗好的硅片进行超亲水处理：即对硅片表面沉积碳化硅，使基体表面变成超亲水。
步骤三：对超亲水处理的基体进行清洗，使用去离子水超声清洗2次，每次5分钟，最后用酒精超声清洗5分钟，用氮气吹干。
步骤五：对基体进行纳米金刚石的植晶处理。植晶溶液为爆轰纳米金刚石悬浮液(金刚石粉浓度0.005wt.％，草酸浓度7×10-5mol/L)，分别调节pH分成pH3-pH6。植晶方式为将试样放入四种不同pH(pH＝3、4、5、6，进行对比)植晶溶液中超声10-30分钟，取出，用氮气吹干。
步骤六：将植晶之后的样品进行梯度金刚石涂层的制备。生长金刚石梯度层条件为：以氢气和甲烷为反应气体，控制氢气和甲烷的流向分别为800sccm和36sccm，沉积气压为1500Pa，灯丝功率为6800W，丝样距为(5-10)mm梯度台，采用梯度石墨作为水冷台，沉积时间为1小时。
性能测试
上述实施例中，植晶溶液pH＝6的效果最佳。以实施例3中植晶溶液pH＝6的测试为例，对制备好的金刚石梯度涂层进行表面观测，其SEM(扫描电镜)图和CA(Contact Angle，接触角)图如图1所示：图1中1-6分别表示从近丝端(背离基体的表面)到远丝端(靠近基体的表面)不同位置的金刚石分布图以及对应的接触角，近丝端金刚石分布最多、颗粒大、接触角最大(135°)，远丝端金刚石分布最少、颗粒小、接触角最小(为55°)，从而形成纳米金刚石颗粒呈梯度变化的金刚石梯度涂层。
将上述制备好的金刚石梯度涂层样品(简称梯度金刚石-碳化硅)与对照品(纯金刚石和纯碳化硅)做冷凝水收集(将样品放置冰块上进行冷凝水收集)和雾水收集(将样品进行45°角倾斜模拟雾水收集)实验，主要测试金刚石梯度涂层冷凝水收集定向和和雾水的收集效率(涂层单位时间内单位面积收集的水重量)；结果如图2和图3所示。
从图2可知：金刚石梯度涂层在疏水区域上发生逐滴缩合，在亲水区域上发生成膜缩合，金刚石梯度涂层表面的液滴离开疏水区域并通过亲水轨道收集，而大液滴离开后形成新的液滴，并且新的液滴生长时再次被收集，其他小液滴继续生长，实现冷凝水定向收集。从图3可知：金刚石梯度涂层的集水效率最高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金刚石梯度涂层在定向集水中的应用，所述金刚石梯度涂层设置在基体表面，所述基体表面为亲水的基体表面，所述基体为片状基体，且所述金刚石梯度涂层中沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大；所述纳米金刚石颗粒浓度在5％-90％范围内逐渐增大，所述纳米金刚石颗粒粒径在50nm-2μm范围内逐渐增大，所述金刚石梯度涂层的厚度为300nm-2.5μm。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述亲水的基体表面含有TiO2、SiO2，SiC和Al2O3中的至少一种材料。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述金刚石梯度涂层的制备方法包括如下步骤：
提供基体，对所述基体的表面进行亲水处理；
将所述亲水处理的基体置于纳米金刚石悬浮液中，进行植晶处理；
对所述植晶处理后的基体表面沉积生长金刚石，使沿背离所述基体表面的方向的纳米金刚石颗粒浓度和纳米金刚石颗粒粒径逐渐增大，得到金刚石梯度涂层。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述基体的表面进行亲水处理后带负电；和/或，
所述基体的表面进行亲水处理后含有TiO2、SiO2，SiC和Al2O3中的至少一种材料；和/或，
所述基体的表面进行亲水处理包括用氧等离子体进行超亲水处理，或者用硫酸和硝酸钾的混合溶液进行超亲水处理，或者表面沉积亲水层。
5.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述纳米金刚石悬浮液中含有：0.004-0.006wt％爆轰纳米金刚石，6-8×10-5mol/L的草酸；和/或，
所述纳米金刚石悬浮的pH为2-8；和/或，
所述植晶处理在超声条件下进行。
6.如权利要求3所述的应用，其特征在于，对所述植晶处理后的基体表面沉积生长金刚石的方法包括热丝化学气相沉积。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述热丝化学气相沉积的条件包括：以氢气和甲烷为反应气体，氢气的流量为600-800sccm，甲烷的流量为16-32sccm，沉积气压为1500-2000Pa，灯丝功率为6800-7000W，丝样距为7-10mm。
8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述热丝化学气相沉积的时间为40min-1.5h。
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