無(wú)氟超疏水銅表面的制備與性能研究.pdf

1、本論文以金屬銅作為基體材料，通過(guò)貴金屬修飾、普通金屬修飾和無(wú)機(jī)非金屬修飾等三種不同的方法，在不使用含氟等低表面能物質(zhì)修飾的條件下，成功在金屬銅表面構(gòu)造出了具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)的超疏水表面。并利用接觸角測(cè)量?jī)x、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、X-射線能譜儀(EDS)、X-射線衍射儀(XRD)和X-射線光電子能譜儀(XPS)等設(shè)備對(duì)超疏水樣品進(jìn)行一系列的表征，并且進(jìn)一步研究了超疏水樣品在紫外光照射條件和大氣環(huán)境條件下的表面穩(wěn)定性能。主要研究?jī)?nèi)

2、容如下：
　　1．不經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾，在銅片上經(jīng)化學(xué)沉積貴金屬制備出超疏水表面；其接觸角大于160°，滾動(dòng)角小于5°，具有優(yōu)異的超疏水性能；通過(guò)FE-SEM可以觀察到在銅表面上沉積了一層菜花狀的微納米粗糙結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)閷~片浸沒(méi)在氯金酸和氯鉑酸溶液中，會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)，被置換出的金和鉑會(huì)沉積在銅片表面；通過(guò)光照實(shí)現(xiàn)了銅片上貴金屬修飾超疏水表面的超疏水/超親水可逆轉(zhuǎn)變，貴金屬修飾超疏水表面變?yōu)槌H水，后經(jīng)加熱一段時(shí)間后又恢復(fù)到原來(lái)

3、的超疏水狀態(tài)，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)重復(fù)試驗(yàn)，依然表現(xiàn)出良好的超疏水性能。
　　2．不經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾，在銅片上經(jīng)電鍍銅制備出超疏水表面；制備出接觸角為162.0°、滾動(dòng)角為4.1°的超疏水銅表面；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)最佳實(shí)驗(yàn)條件為電鍍時(shí)間180 s、電鍍電壓為2.5 V及適宜的電鍍溫度為40℃；在FE-SEM條件下觀察到在銅表面上電沉積了一層桫欏樹(shù)葉形狀的微納米粗糙結(jié)構(gòu)，其原理是因?yàn)殛?yáng)極的石墨會(huì)將溶液中游離的 Cu2+還原成單質(zhì)銅，析出的

4、單質(zhì)銅會(huì)沉積在銅片表面；通過(guò)光照實(shí)現(xiàn)了銅片上銅修飾超疏水表面的超疏水/超親水可逆轉(zhuǎn)變，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)重復(fù)試驗(yàn)，依然表現(xiàn)出良好的超疏水性能。
　　3．不經(jīng)過(guò)低表面能物質(zhì)修飾，在銅片上經(jīng)化學(xué)沉積非金屬制備出超疏水表面；制備出接觸角為152.8°、滾動(dòng)角為8.1°的超疏水表面；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)最佳反應(yīng)時(shí)間為30min；經(jīng)過(guò)一系列表征，結(jié)果表明其表面的沉積物質(zhì)為CuCl且這些沉積物質(zhì)在銅基體表面構(gòu)造出正方體結(jié)晶狀的微納米粗糙結(jié)構(gòu)；本實(shí)驗(yàn)的實(shí)