銅基底超疏水表面的制備及其黏附性能的研究.pdf

1、在金屬表面構(gòu)筑微/納米結(jié)構(gòu)之后以低表面能物質(zhì)修飾,可以獲得超疏水的金屬表面,從而實(shí)現(xiàn)防水、防腐及表面自清潔等應(yīng)用,具有重要意義。超疏水表面具有眾多特性,其中黏附性因直接決定液滴在表面上的動態(tài)行為而顯得極為重要。為此,本文采用金屬銅為基底,一方面利用簡單易行且低成本的方法構(gòu)筑具有粗糙結(jié)構(gòu)的超疏水表面,并利用不同表面能的物質(zhì)進(jìn)行表面改性,合成黏附性可控的超疏水表面。另一方面制備了在浸潤性和黏附性方面具有智能響應(yīng)的超疏水表面。同時對這些超疏水

2、表面的應(yīng)用加以研究,主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn):
　　(1)發(fā)明了一種簡單有效的氣相腐蝕法在銅基底表面構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu),并利用一步浸泡法對表面進(jìn)行硫醇修飾。研究表明黏附力的大小可以通過硫醇腐蝕的時間和硫醇的鏈長兩個方面進(jìn)行調(diào)控。用同一種硫醇進(jìn)行修飾,隨著反應(yīng)時間的增加,表面的黏附性降低。固定反應(yīng)的時間,用不同鏈長的硫醇分別進(jìn)行修飾,所得表面的黏附性隨硫醇鏈長的增加而降低。表明利用一步浸泡法實(shí)現(xiàn)了對超疏水表面黏附性的調(diào)控。最后將其成功應(yīng)用于微液

3、滴的運(yùn)輸。
　　(2)首先在銅基底表面構(gòu)建微納米粗糙結(jié)構(gòu),進(jìn)而利用混合硫醇對表面進(jìn)行修飾。修飾后的表面具有超疏水性,其中羧基硫醇含量(XCOOH)為0.4時,表面對酸堿液滴有完全相反的黏附性。酸液滴在表面上顯示為低黏附,可以自由滾動;而堿液滴在表面顯示為高黏附,即使將表面翻轉(zhuǎn),液滴也牢牢固定在表面上不動。實(shí)現(xiàn)了表面黏附性對pH的響應(yīng)。同時表面黏附性還可以通過化學(xué)組成進(jìn)行調(diào)控,隨著羧基硫醇含量的增加,表面對酸和堿的黏附力差異越來越明

4、顯。最后利用表面對液滴pH響應(yīng)性將其成功應(yīng)用于微液滴篩選。
　　(3)在銅網(wǎng)表面構(gòu)筑微納米結(jié)構(gòu)后進(jìn)行修飾。研究表明,經(jīng)羧基硫醇含量(XCOOH)為0.6的混合硫醇修飾后,銅網(wǎng)表面的浸潤性對液滴pH值具有響應(yīng)性。酸液滴在制備的表面上為超疏水狀態(tài),而堿液滴在表面為超親水狀態(tài),并且由于銅網(wǎng)具有孔狀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致酸液滴被隔離在銅網(wǎng)上,而堿液滴將會滲透過銅網(wǎng)。說明這種表面實(shí)現(xiàn)了對液滴pH值的超疏水/超親水響應(yīng)。這種浸潤性具有pH響應(yīng)的銅網(wǎng)界面能