CN111979570A - 金属基超疏水材料的制备方法 - Google Patents
金属基超疏水材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111979570A CN111979570A CN202010753343.0A CN202010753343A CN111979570A CN 111979570 A CN111979570 A CN 111979570A CN 202010753343 A CN202010753343 A CN 202010753343A CN 111979570 A CN111979570 A CN 111979570A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal sheet
- metal
- sheet
- cleaning
- taking
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
- C25D11/08—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing inorganic acids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
- C25D11/10—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing organic acids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
本发明提供金属基超疏水材料的制备方法，包括以下步骤：将裁剪好的金属片用砂纸将其进行打磨，然后用表面活性剂以及丙酮进行超声清洗后用纯净水洗净，吹干；得到预处理后的金属片并将其作为电化学反应的阳极，采用同等尺寸的铜片作为阴极，并配置0.06mol/L的硫酸钠溶液作为电解质，在4V电压下阳极氧化4h后取出清洗；将清洗后的金属片及铜片分别作为电化学反应的阳极与阴极，将0.3mol/L的草酸溶液与0.1mol/L的氯化钾作为电解质溶液，在30V条件下反应5‑20分钟后取出清洁；将清洁后的金属片放入恒温干燥箱进行干燥，到达时间后，将金属片取出，对其彻底清洗并用冷风吹干，以形成金属基超疏水材料。
Description
技术领域
本发明涉及疏水材料制备技术领域，具体涉及金属基超疏水材料的制备方法。
背景技术
超疏水材料的定义是表面稳定接触角大于150°的材料，是一种通过改变材料的表面自由能和表面粗糙度所获得的新型材料，作为涉及生物、物理、化学以及材料等多学科交叉的科技前沿，目前在科学研究、军事应用和民用生产等诸多领域都拥有极为广泛的发展前景。
现有技术中超疏水金属表面的制备方法有很多：比如模板法，化学气相沉积法，溶胶凝胶法，激光或等离子体表面处理法等；但是，这些制备方法均存在制备成本高、设备投入大、技术复杂、性能不稳定的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供金属基超疏水材料的制备方法，制备表面平整均匀，提高疏水性能；不需要复杂的加工设备，制备过程简单，具有很好的应用价值。
本发明提供了如下的技术方案：
金属基超疏水材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将金属片按照需求进行裁剪，用砂纸将其进行打磨，然后用表面活性剂超声清洗10分钟，再用丙酮超声清洗10分钟后用纯净水洗净，去除油污与氧化物，吹干，得到预处理后的金属片；
S2、将预处理后的金属片作为电化学反应的阳极，采用同等尺寸的铜片作为阴极，并配置0.06mol/L的硫酸钠溶液作为电解质，在4V电压下阳极氧化4h后取出，并对阳极氧化反应后的金属片及铜片表面进行清洗；
S3、配置0.3mol/L的草酸溶液500mL，在草酸溶液中加入0.1mol/L的氯化钾，搅拌震荡均匀；
S4、将步骤S2清洗后的金属片及铜片分别作为电化学反应的阳极与阴极，将步骤S3配置的溶液作为电解质溶液，在30V条件下反应5-20分钟后取出，并对表面进行清洁；
S5、将清洁后的金属片放入恒温干燥箱进行干燥，到达时间后，将金属片取出，对其彻底清洗，并用冷风吹干，以形成金属基超疏水材料。
优选的，所述金属片为铝片，所述铝片的厚度为1mm，所述步骤S1将所述铝片裁剪为50mm*50mm的正方形。
优选的，所述步骤S1的砂纸选用400目与800目的砂纸。
优选的，所述步骤S5的恒温干燥箱温度为85℃，干燥时间为3小时。
优选的，所述步骤S3的搅拌震荡采用100-300W功率的超声波超声20分钟，以及采用100-200转/分的磁力搅拌器搅拌30min。
优选的，所述步骤S4的反应时间为5分钟、10分钟与15分钟。
本发明的有益效果是：本发明在草酸溶液中加入一定量的氯化钾溶液，氯化钾在水中呈现离子状态，使得电化学过程中的反应速率有了很大程度的提高，缩短制备过程时间，加快反应速度，使得金属表面反应速率均一；本发明先采用硫酸钠作为电解质对金属片进行阳极氧化，在固体表面形成大量的阶梯状微米阵列结构，再选用草酸溶液作为电解质，在微米阵列表面构筑纳米针状结构，从而使得制备表面平整均匀，提高疏水性能；本制备方法不需要复杂的加工设备，制备过程简单，具有很好的应用价值。
具体实施方式
实施例一：
金属基超疏水材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将厚度为1mm的铝片裁剪成50mm*50mm的正方形，用400目与800目的砂纸将其进行打磨，然后用表面活性剂超声清洗10分钟，再用丙酮超声清洗10分钟后用纯净水洗净，去除油污与氧化物，吹干，得到预处理后的金属片；
S2、将预处理后的金属片作为电化学反应的阳极，采用同等尺寸的铜片作为阴极，并配置0.06mol/L的硫酸钠溶液作为电解质，在4V电压下阳极氧化4h后取出，并对阳极氧化反应后的金属片及铜片表面进行清洗；
S3、配置0.3mol/L的草酸溶液500mL，在草酸溶液中加入0.1mol/L的氯化钾，用超声波在200W下超声20分钟，用磁力搅拌器在100转/分下搅拌30分钟，获得浓度均匀的电解质溶液；
S4、将步骤S2清洗后的金属片及铜片分别作为电化学反应的阳极与阴极，将步骤S3配置的溶液作为电解质溶液，在30V条件下反应5分钟后取出，并对表面进行清洁；
S5、将清洁后的金属片放入85℃的恒温干燥箱进行干燥，干燥3小时后，将金属片取出，对其彻底清洗，并用冷风吹干，以形成金属基超疏水材料。
实施例二：
金属基超疏水材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将厚度为1mm的铝片裁剪成50mm*50mm的正方形，用400目与800目的砂纸将其进行打磨，然后用表面活性剂超声清洗10分钟，再用丙酮超声清洗10分钟后用纯净水洗净，去除油污与氧化物，吹干，得到预处理后的金属片；
S2、将预处理后的金属片作为电化学反应的阳极，采用同等尺寸的铜片作为阴极，并配置0.06mol/L的硫酸钠溶液作为电解质，在4V电压下阳极氧化4h后取出，并对阳极氧化反应后的金属片及铜片表面进行清洗；
S3、配置0.3mol/L的草酸溶液500mL，在草酸溶液中加入0.1mol/L的氯化钾，用超声波在200W下超声20分钟，用磁力搅拌器在100转/分下搅拌30分钟，获得浓度均匀的电解质溶液；
S4、将步骤S2清洗后的金属片及铜片分别作为电化学反应的阳极与阴极，将步骤S3配置的溶液作为电解质溶液，在30V条件下反应10分钟后取出，并对表面进行清洁；
S5、将清洁后的金属片放入85℃的恒温干燥箱进行干燥，干燥3小时后，将金属片取出，对其彻底清洗，并用冷风吹干，以形成金属基超疏水材料。
实施例三：
金属基超疏水材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将厚度为1mm的铝片裁剪成50mm*50mm的正方形，用400目与800目的砂纸将其进行打磨，然后用表面活性剂超声清洗10分钟，再用丙酮超声清洗10分钟后用纯净水洗净，去除油污与氧化物，吹干，得到预处理后的金属片；
S2、将预处理后的金属片作为电化学反应的阳极，采用同等尺寸的铜片作为阴极，并配置0.06mol/L的硫酸钠溶液作为电解质，在4V电压下阳极氧化4h后取出，并对阳极氧化反应后的金属片及铜片表面进行清洗；
S3、配置0.3mol/L的草酸溶液500mL，在草酸溶液中加入0.1mol/L的氯化钾，用超声波在200W下超声20分钟，用磁力搅拌器在100转/分下搅拌30分钟，获得浓度均匀的电解质溶液；
S4、将步骤S2清洗后的金属片及铜片分别作为电化学反应的阳极与阴极，将步骤S3配置的溶液作为电解质溶液，在30V条件下反应15分钟后取出，并对表面进行清洁；
S5、将清洁后的金属片放入85℃的恒温干燥箱进行干燥，干燥3小时后，将金属片取出，对其彻底清洗，并用冷风吹干，以形成金属基超疏水材料。
本发明先采用硫酸钠作为电解质对金属片进行阳极氧化，在固体表面形成大量的阶梯状微米阵列结构，再选用草酸溶液作为电解质，在微米阵列表面构筑纳米针状结构，从而使得制备表面平整均匀，提高疏水性能，其中，在实施例一中，铝片被二次氧化5分钟后表面出现一定的微米级粗糙结构，但是其突起与孔洞结构不是非常明显，并且纳米颗粒较为平整；而在实施例二中，在电化学阳极氧化10分钟时，表面粗糙度明显增加，出现了大量分散且均匀的微米突起与孔洞结构；在实施例三中，电化学阳极氧化为15分钟时，固体表面的粗糙度较阳极氧化10分钟时有所降低，综上，采用实施例二的配置可以制备具有较好的微纳米二元复合结构的铝基板，接触角可达到148.9°，疏水性能好。
本发明的有益效果是：本发明在草酸溶液中加入一定量的氯化钾溶液，氯化钾在水中呈现离子状态，使得电化学过程中的反应速率有了很大程度的提高，缩短制备过程时间，加快反应速度，使得金属表面反应速率均一；本发明先采用硫酸钠作为电解质对金属片进行阳极氧化，在固体表面形成大量的阶梯状微米阵列结构，再选用草酸溶液作为电解质，在微米阵列表面构筑纳米针状结构，从而使得制备表面平整均匀，提高疏水性能；本制备方法不需要复杂的加工设备，制备过程简单，具有很好的应用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.金属基超疏水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将金属片按照需求进行裁剪，用砂纸将其进行打磨，然后用表面活性剂超声清洗10分钟，再用丙酮超声清洗10分钟后用纯净水洗净，去除油污与氧化物，吹干，得到预处理后的金属片；
S2、将预处理后的金属片作为电化学反应的阳极，采用同等尺寸的铜片作为阴极，并配置0.06mol/L的硫酸钠溶液作为电解质，在4V电压下阳极氧化4h后取出，并对阳极氧化反应后的金属片及铜片表面进行清洗；
S3、配置0.3mol/L的草酸溶液500mL，在草酸溶液中加入0.1mol/L的氯化钾，搅拌震荡均匀；
S4、将步骤S2清洗后的金属片及铜片分别作为电化学反应的阳极与阴极，将步骤S3配置的溶液作为电解质溶液，在30V条件下反应5-20分钟后取出，并对表面进行清洁；
S5、将清洁后的金属片放入恒温干燥箱进行干燥，到达时间后，将金属片取出，对其彻底清洗，并用冷风吹干，以形成金属基超疏水材料。
2.根据权利要求1所述的金属基超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述金属片为铝片，所述铝片的厚度为1mm，所述步骤S1将所述铝片裁剪为50mm*50mm的正方形。
3.根据权利要求1所述的金属基超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的砂纸选用400目与800目的砂纸。
4.根据权利要求1所述的金属基超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5的恒温干燥箱温度为85℃，干燥时间为3小时。
5.根据权利要求1所述的金属基超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的搅拌震荡采用100-300W功率的超声波超声20分钟，以及采用100-200转/分的磁力搅拌器搅拌30min。
6.根据权利要求1所述的金属基超疏水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4的反应时间为5分钟、10分钟与15分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010753343.0A CN111979570A (zh) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | 金属基超疏水材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010753343.0A CN111979570A (zh) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | 金属基超疏水材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111979570A true CN111979570A (zh) | 2020-11-24 |
Family
ID=73445539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010753343.0A Pending CN111979570A (zh) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | 金属基超疏水材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111979570A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101665968A (zh) * | 2008-09-04 | 2010-03-10 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 用电化学法制备超疏水表面工艺方法 |
| CN107964676A (zh) * | 2016-10-20 | 2018-04-27 | 苏州汉力新材料有限公司 | 一种氧化铝超疏水表面的制备方法 |
| CN109371354A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-02-22 | 曾任坚 | 一种金属基超疏水材料的制备方法 |
| CN110724992A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-24 | 江苏科技大学 | 在铝合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法 |
-
2020
- 2020-07-30 CN CN202010753343.0A patent/CN111979570A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101665968A (zh) * | 2008-09-04 | 2010-03-10 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 用电化学法制备超疏水表面工艺方法 |
| CN107964676A (zh) * | 2016-10-20 | 2018-04-27 | 苏州汉力新材料有限公司 | 一种氧化铝超疏水表面的制备方法 |
| CN109371354A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-02-22 | 曾任坚 | 一种金属基超疏水材料的制备方法 |
| CN110724992A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-24 | 江苏科技大学 | 在铝合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| WU, WEICI等: ""Alumina nanowire forests via unconventional anodization and super-repellency plus low adhesion to diverse liquids"", 《CHEMICAL COMMUNICATIONS》 * |
| 张庆耀 等: ""铝合金表面的仿生构建研究"", 《金属功能材料》 * |
| 徐文骥 等: ""金属基体超疏水表面制备及应用的研究进展"", 《材料工程》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102230210B (zh) | 一种不锈钢无铬电解抛光液及其表面抛光处理工艺 | |
| CN106868509A (zh) | 一种石墨烯修饰含氟二氧化铅电极及其制备方法 | |
| CN101624717A (zh) | 制备有序多孔氧化铝模板的方法及装置 | |
| CN105350049B (zh) | 一种镁合金表面氧化石墨烯复合涂层的制备方法 | |
| CN106245104A (zh) | 一种基于电化学法剥离双石墨电极制备石墨烯的方法 | |
| CN112831819B (zh) | 一种制备还原氧化石墨烯薄膜的电泳沉积方法 | |
| CN109183126A (zh) | 一种镁合金表面疏水膜层的制备方法 | |
| CN109534335A (zh) | 一种大尺寸氧化石墨烯的制备方法以及由此得到的大尺寸氧化石墨烯 | |
| CN106903034A (zh) | 超疏水铝合金表面制备方法及超疏水铝合金表面 | |
| CN104404566A (zh) | 一种以修饰TiO2纳米管阵列为中间层的钛基二氧化铅阳极及其制备方法与应用 | |
| CN113215554A (zh) | 基于氢离子刻蚀反应辅助激光刻蚀的金刚石微加工方法 | |
| CN111979570A (zh) | 金属基超疏水材料的制备方法 | |
| KR101419685B1 (ko) | 실리콘 카바이드를 포함하는 반도체 가공 구성요소에서의 기계 가공-유도된 표면하 손상을 감소시키는 화학적 처리방법 | |
| CN109898122A (zh) | 镁合金表面微弧氧化/氧化石墨烯复合膜层的制备方法 | |
| CN102634840B (zh) | 锆合金的电化学抛光电解液及其电化学抛光方法 | |
| Bi et al. | Micro-shaping of pure aluminum by intermittent ultrasonic oscillation assisted wire electrochemical micromachining with an ultra-low-concentration mixed electrolyte | |
| CN101457365B (zh) | 一种退除基材表面氮化铬膜的方法 | |
| KR20120121025A (ko) | 고내식성 마그네슘 합금 산화피막의 제조방법 | |
| CN115029767A (zh) | 一种铝合金无机超疏水表面的制备方法 | |
| CN110714212B (zh) | 一种水溶液体系中由氯化镍一步法制备超疏水镍薄膜的方法 | |
| CN103866371B (zh) | 一种铍材电化学绝缘阳极氧化处理方法 | |
| Yin et al. | Study on Enhancement Mechanisms in Ultrasonic-Assisted Plasma Electrochemical Oxidation for SiC Single Crystal | |
| CN108821269A (zh) | 一种多孔石墨烯的制备方法 | |
| CN113755938B (zh) | 一种利用超声辅助电解等离子体去除金属表面涂层的方法 | |
| RU2099813C1 (ru) | Способ формирования мембран в монокристаллической кремниевой подложке |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201124 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |