一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片及其制備方法，其制備方法是首先將液態(tài)高分子樹脂材料澆注在干凈的竹葉背面并在10-40℃的溫度下固化24小時(shí)后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結(jié)構(gòu)相反的高分子樹脂模板；再在高分子樹脂模板表面涂布一層厚度為0.5-20微米厚的刻蝕劑，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有刻蝕劑的高分子樹脂模板上并施加0.5-5KN/m2的壓力，24小時(shí)后將銅片從模板上取下用乙醇和自來(lái)水各清洗3次；然后將銅片在修飾液中浸泡10-30分鐘，便獲得與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片。本發(fā)明提供的方法操作工藝簡(jiǎn)單、可控性好、成本低、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、易于產(chǎn)業(yè)化。
【專利說(shuō)明】一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超疏水銅片制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自然界的植物葉如竹葉、荷葉、芋頭葉等具有極好的疏水性能，水滴在其表面往往形成球形或類球形水珠，在微風(fēng)或輕微外力的作用下，水滴便會(huì)從表面滾落，同時(shí)帶走表面的灰塵等污染物，起到自清潔的作用。植物葉表面良好的疏水性和自清潔性在近年受到廣泛的關(guān)注，大量的研究表明，引起植物葉表面產(chǎn)生疏水性的主要因素是其表面存在著精細(xì)的表面微結(jié)構(gòu)。受此啟發(fā)，人們意識(shí)到在其它材料表面構(gòu)建類似于自然界植物葉的表面微結(jié)構(gòu)可賦予這些材料優(yōu)異的疏水性，于是很多方法如溶膠-凝膠法、自組裝法、光刻法、微相分離、等離子氟化法等被用來(lái)構(gòu)建各類型仿植物葉表面結(jié)構(gòu)以期獲得疏水性或超疏水性，然而這些方法大多存在工藝復(fù)雜、設(shè)備昂貴或構(gòu)建的表面微結(jié)構(gòu)與自然植物葉表面結(jié)構(gòu)相似度不高的缺陷，制約了超疏水表面的產(chǎn)業(yè)化。
[0003]銅片是一種非常重要的金屬材料，具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，在工農(nóng)業(yè)和日常生活中具有非常廣泛的應(yīng)用前景，然而目前市場(chǎng)上的普通銅片在潮濕的環(huán)境下長(zhǎng)期放置會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，從而極大降低其使用性能。很顯然，如果賦予銅表面超疏水性，將使銅表面具有非常優(yōu)異的自清潔性、抗腐蝕性、抗冰凍性及流體減阻性，這必將會(huì)大大提高銅片的使用質(zhì)量和使用時(shí)效，也會(huì)擴(kuò)大銅片的使用范圍，因此，發(fā)明一種簡(jiǎn)單而易于產(chǎn)業(yè)化的方法在銅片上制備仿植物葉表面微結(jié)構(gòu)使銅片獲得超疏水性是非常有必要的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、易于生產(chǎn)的超疏水銅片。
[0005]本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種操作工藝簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、無(wú)需復(fù)雜的化學(xué)處理、也無(wú)需昂貴的設(shè)備、易于產(chǎn)業(yè)化的制備超疏水銅片的方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的超疏水銅片，其表面微結(jié)構(gòu)與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似，銅片表面與水的接觸角在150°-160°之間。
[0007]本發(fā)明提供的一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的制備方法包括如下步驟:
(1)首先將液態(tài)高分子樹脂材料澆注在干凈的竹葉背面并在10_40°C的溫度下固化，24小時(shí)后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結(jié)構(gòu)相反的高分子樹脂模板；
(2)在高分子樹脂模板表面涂布一層厚度為0.5-20微米厚的刻蝕劑，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有刻蝕劑的高分子樹脂模板上并施加0.5-5KN/m2的壓力，24小時(shí)后將銅片從模板上取下用乙醇和自來(lái)水各清洗3次；然后將銅片在修飾液中浸泡10-30分鐘，便獲得與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片。[0008]上述制備步驟(1)中所述高分子樹脂材料為硅橡膠、環(huán)氧樹脂或聚氨酯中的一種。
[0009]上述制備步驟(2)中所述刻蝕劑是濃度為0.01-lmol/L的醋酸、鹽酸、硫酸鐵、氯化鐵溶液中的一種。
[0010]上述制備步驟⑵中所述修飾液是質(zhì)量比濃度為0.5-2%的全氟脂肪酸、十七氟三甲氧基乙氧基硅烷、十八烷酸的溶液，所述溶液的溶劑為無(wú)水乙醇。
[0011]本發(fā)明的表面微結(jié)構(gòu)與竹葉背面類似的超疏水銅片具有極好的自清潔性、抗腐蝕性、穩(wěn)定性。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的制備方法操作工藝簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、無(wú)需任何昂貴設(shè)備與材料，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景。
[0013]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1.本發(fā)明實(shí)施例1獲得的表面微結(jié)構(gòu)與竹葉背面類似的超疏水銅片的掃描電鏡
圖；
圖2.本發(fā)明實(shí)施例1獲得的表面微結(jié)構(gòu)與竹葉背面類似的超疏水銅片的接觸角測(cè)試
圖；
圖3.本發(fā)明實(shí)施例2獲得的表面微結(jié)構(gòu)與竹葉背面類似的超疏水銅片的接觸角測(cè)試
圖；· 圖4.本發(fā)明實(shí)施例3獲得的表面微結(jié)構(gòu)與竹葉背面類似的超疏水銅片的接觸角測(cè)試
圖；
圖5.本發(fā)明實(shí)施例4獲得的表面微結(jié)構(gòu)與竹葉背面類似的超疏水銅片的接觸角測(cè)試圖。
[0014]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0015]實(shí)施例1:
首先將液態(tài)環(huán)氧樹脂澆注在干凈的竹葉背面并在10°c的溫度下固化24小時(shí)，得到與竹葉背面結(jié)構(gòu)相反的環(huán)氧樹脂模板；再在環(huán)氧樹脂模板表面涂布一層0.5微米厚的濃度為0.01mol/L的醋酸溶液，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有醋酸溶液的環(huán)氧樹脂模板上并施加0.5KN/m2的壓力，24小時(shí)后將銅片從模板上取下用乙醇和自來(lái)水各清洗3次；然后將銅片在質(zhì)量比濃度為0.5%的全氟脂肪酸溶液中浸泡10分鐘，便獲得與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片，其表面掃描電鏡圖如圖1所示，接觸角測(cè)試結(jié)果表明所得銅片表面接觸角為155° (如圖2所示)。
[0016]實(shí)施例2:
首先將液態(tài)聚氨酯澆注在干凈的竹葉背面并在40°C的溫度下固化，24小時(shí)后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結(jié)構(gòu)相反的聚氨酯模板；再在聚氨酯模板表面涂布一層20微米厚的濃度為0.5mol/L的鹽酸溶液,然后將干凈的銅片覆蓋于涂有鹽酸溶液的聚氨酯模板上并施加2KN/m2的壓力，24小時(shí)后將銅片從模板上取下用乙醇和自來(lái)水各清洗3次；然后將銅片在質(zhì)量比濃度為1%的十七氟三甲氧基乙氧基硅烷中溶液浸泡30分鐘，便獲得與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片，其表面與水接觸角為153° (如圖3所示)。[0017]實(shí)施例3:
首先將液態(tài)環(huán)氧樹脂材料澆注在干凈的竹葉背面并在30°C的溫度下固化，24小時(shí)后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結(jié)構(gòu)相反的環(huán)氧樹脂模板；再在環(huán)氧樹脂模板表面涂布一層I微米厚的濃度為lmol/L的硫酸鐵溶液，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有硫酸鐵溶液的環(huán)氧樹脂模板上并施加3KN/m2的壓力，24小時(shí)后將銅片從模板上取下用乙醇和自來(lái)水各清洗3次；然后將銅片在質(zhì)量比濃度為1.5%的全氟脂肪酸溶液中浸泡20分鐘，便獲得與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片，其表面與水的接觸角為156° (如圖4所示)。
[0018]實(shí)施例4:
首先將液態(tài)聚氨酯材料澆注在干凈的竹葉背面并在20°C的溫度下固化，24小時(shí)后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結(jié)構(gòu)相反的高分子樹脂模板；再在聚氨酯模板表面涂布一層厚度為15微米厚的濃度為0.03mol/L的醋酸溶液，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有醋酸溶液的聚氨酯模板上并施加4KN/m2的壓力，24小時(shí)后將銅片從模板上取下用乙醇和自來(lái)水各清洗3次；然后將銅片在質(zhì)量比濃度為1.5%的十七氟三甲氧基乙氧基硅烷中浸泡28分鐘，便獲得與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片，其表面與水的接觸角為152° (如圖5所示)。
[0019]實(shí)施例5:
首先將液態(tài)硅橡膠材料澆注在干凈的竹葉背面并在25°C的溫度下固化，24小時(shí)后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結(jié)構(gòu)相反的硅橡膠模板；再在硅橡膠模板表面涂布一層厚度為15微米厚的濃度為0.08mol/L的氯化鐵溶液，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有氯化鐵溶液的硅橡膠模板上并施加0.5-5KN/m2的壓力，24小時(shí)后將銅片從模板上取下用乙醇和自來(lái)水各清洗3次；然后將銅片在質(zhì)量比濃度為0.5%的十八烷酸溶液浸泡25分鐘，便獲得與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片，其表面與水的接觸角為157°。
[0020]本文中所描述的具體實(shí) 施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片，其特征在于，銅片表面微結(jié)構(gòu)與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似，銅片表面與水的接觸角在150°-160°之間。
2.制備如權(quán)利要求1所述的一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的方法，其特征在于，制備步驟包括: (1)首先將液態(tài)高分子樹脂材料澆注在干凈的竹葉背面并在10_40°C的溫度下固化，24小時(shí)后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結(jié)構(gòu)相反的高分子樹脂模板； (2)在高分子樹脂模板表面涂布一層厚度為0.5-20微米厚的刻蝕劑，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有刻蝕劑的高分子樹脂模板上并施加0.5-5KN/m2的壓力，24小時(shí)后將銅片從模板上取下用乙醇和自來(lái)水各清洗3次；然后將銅片在修飾液中浸泡10-30分鐘，便獲得與竹葉背面微結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片。
3.如權(quán)利要求2所述的制備一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的方法，其特征在于，制備步驟(1)中所述高分子樹脂材料為硅橡膠、環(huán)氧樹脂或聚氨酯中的一種。
4.如權(quán)利要求2所述的制備一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的方法，其特征在于，制備步驟(2)中所述刻蝕劑是濃度為0.01-lmol/L的醋酸、鹽酸、硫酸鐵、氯化鐵溶液中的一種。
5.如權(quán)利要求2所述的制備一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的方法，其特征在于，制備步驟(2)中所述修飾液是質(zhì)量比濃度為0.5-2%的全氟脂肪酸、十七氟三甲氧基乙氧基硅烷、十八烷酸的溶液，所·述溶液的溶劑為無(wú)水乙醇。
【文檔編號(hào)】C23C22/02GK103590038SQ201310507212
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】袁志慶, 賓吉平, 王憲, 王夢(mèng)蕾, 黃娟 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)