CN1296517C - 后续表面氟化处理的非晶碳薄膜疏水材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
后续表而氟化处理的非晶碳薄膜疏水材料的制备方法，涉及一种疏水性薄膜材料的制备方法。针对不能在那些能被氟气氛腐蚀的固体表而直接沉积氟化非晶碳薄膜的问题，本发明提供了一种制备方法，特征在于：先用常规气相沉积方法在作为基底的能被氟气氛腐蚀的固体表面上沉积一层非晶碳薄膜，厚度在0.1微米到3微米的范围；然后将基底再放入化学气相表面处理室中，对该表面处理室抽真空后充入氟碳类气体，气压在1～10000Pa的范围内；在基底附近施加射频电磁场使气体产生辉光放电，射频功率密度为2～100W/cm2，基底温度0～500℃，氟化时间10～120分钟。本发明实施例的基底经显微观察均未发现腐蚀，接触角达120°以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种疏水性薄膜材料的制备方法，适用于在需要疏水的固体表面处理。
背景技术
使固体表面具有疏水性的技术在许多工业领域有着广泛的应用，比如汽车、建筑、光学器件等。以往，人们的注意力主要集中在有机材料上，特别是含氟有机物上。但有机材料有些很难克服的缺点，如硬度低、耐磨性差、耐热温度低等。近些年来，有研究者开始尝试用无机材料实现疏水性的研究，主要是用非晶碳薄膜。非晶碳的特点是有很高的硬度和耐磨性，并且能耐较高的温度。
为了进一步提高非晶碳薄膜疏水性，有研究者制备了氢化非晶碳和氟化非晶碳薄膜，其中氟化非晶碳薄膜的疏水性能更好。但是，对于氟化非晶碳薄膜，直接在固体表面沉积氟化非晶碳薄膜时，其工作气氛中必然要有氟存在，而氟气氛对许多固体表面有严重的腐蚀作用。比如在玻璃上制备氟化非晶碳薄膜时，含氟气氛与玻璃中的硅反应形成气相产物，对玻璃产生腐蚀，并影响非晶碳薄膜的沉积。因此，不能在那些能被氟气氛腐蚀的固体表面(以下称“惧氟表面”)直接沉积氟化非晶碳薄膜。
发明内容
本发明所要解决的问题是，提供一种后续表面氟化处理的非晶碳薄膜疏水材料的制备方法，既能在惧氟表面用氟化非晶碳实现疏水性处理，又能防止含氟气氛在制备时对惧氟表面产生强烈侵蚀。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是在惧氟表面先沉积一层不含氟的非晶碳薄膜，当惧氟表面被非晶碳薄膜覆盖后，然后再对非晶碳薄膜表面进行氟化处理。这样，便形成了表面是氟化非晶碳薄膜，其内层是非晶碳薄膜的复合疏水薄膜材料。
本发明所采用的后续表面氟化处理的非晶碳薄膜疏水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.先用常规气相沉积方法在作为基底的惧氟表面上沉积一层非晶碳薄膜，厚度在0.1微米到3微米的范围；
2.然后将基底再放入化学气相表面处理室中，对该表面处理室抽真空后充入氟碳类气体，气压在1～10000Pa的范围内；
3.在基底附近施加射频电磁场使气体产生辉光放电，射频功率密度为2～100W/cm2，基底温度0～500℃，氟化时间10～120分钟。
辉光放电时，气体中电离出的含氟离子撞击并附着到基底上的非晶碳薄膜表面、继而发生反应，从而在非晶碳薄膜表面形成一层氟化了的非晶碳薄膜。
与已有技术相比，本发明的特征在于：它不是单一的氟化非晶碳薄膜材料，而是首先在用常规气相沉积的方法制备一层不含氟的非晶碳薄膜，然后再对此非晶碳薄膜表面进行氟化处理，最终形成的时复合薄膜。
在开始的非晶碳薄膜沉积过程中，沉积气氛中不含腐蚀性成分“氟”，所以不会对惧氟表面基底产生腐蚀。在后面的氟化过程中，由于含氟气氛与原惧氟表面之间已经有一层非晶碳薄膜，因此在氟化处理时也不会对惧氟表面产生强烈腐蚀。
具体实施方式
以下用三个实施例来进一步介绍本发明。
实施例一：
1.先用常规气相沉积方法之一“磁控溅射法”在石英基底上制备一层非晶碳薄膜，厚度为0.15微米；
2.然后将基底再放入化学气相表面处理室中，对表面处理室抽真空后充入四氟化碳气体，气压9500Pa；
3.在基底附近施加射频电磁场产生辉光放电，射频功率密度为100W/cm2，基底温度500℃，氟化时间10分钟。
对该实施例处理的表面进行疏水性测量，与蒸馏水的静接触角为120°。
实施例二：
1.先用常规气相沉积方法之一“等离子法辅助热丝法”在单晶硅基底上制备一层非晶碳薄膜，厚度为2.85微米；
2.然后将基底再放入化学气相表面处理室中，对表面处理室抽真空后引入四氟乙烯，气压保持在1.5Pa；
3.在基底上施加射频电磁场产生辉光放电，射频功率密度为2.2W/cm2，基底温度0℃，氟化时间120分钟。
对该实施例处理的表面进行疏水性测量，与蒸馏水的静接触角为125°。
实施例三：
1.先用“磁控溅射法”在玻璃基底上制备一层非晶碳薄膜，厚度为1.65微米；
2.然后将基底再放入化学气相表面处理室中，对表面处理室抽真空后引入四氟化碳气体，气压保持在3000Pa；
3.在基底附近施加射频电磁场产生辉光放电，射频功率密度为30W/cm2，基底温度300℃，氟化时间60分钟。
对该实施例处理的表面进行疏水性测量，与蒸馏水的静接触角为145°。
以上实施例的基底经显微观察均未发现腐蚀，接触角达120°以上。
Claims (1)
1、一种后续表面氟化处理的非晶碳薄膜疏水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)先用常规气相沉积方法在作为基底的能被氟气氛腐蚀的固体表面上沉积一层非晶碳薄膜，厚度在0.1微米到3微米的范围；
2)然后将沉积了一层非晶碳薄膜的基底再放入化学气相表面处理室中，对该表面处理室抽真空后充入氟碳类气体，气压在1～10000Pa的范围内；
3)在基底附近施加射频电磁场使气体产生辉光放电，射频功率密度为2～100W/cm2，基底温度0～500℃，氟化时间10～120分钟。
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