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(dòng)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(jiǎn)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(rùn)性和黏附性方面具有智能響應(yīng)的超疏水表面。同時(shí)對(duì)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(jiǎn)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(duì)表面進(jìn)行硫醇修飾。研究表明黏附力的大小可以通過(guò)硫醇腐蝕的時(shí)間和硫醇的鏈長(zhǎng)兩個(gè)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(shí)間的增加,表面的黏附性降低。固定反應(yīng)的時(shí)間,用不同鏈長(zhǎng)的硫醇分別進(jìn)行修飾,所得表面的黏附性隨硫醇鏈長(zhǎng)的增加而降低。表明利用一步浸泡法實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(duì)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(shí),表面對(duì)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(dòng);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(dòng)。實(shí)現(xiàn)了表面黏附性對(duì)pH的響應(yīng)。同時(shí)表面黏附性還可以通過(guò)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(duì)酸和堿的黏附力差異越來(lái)越明

4、顯。最后利用表面對(duì)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(rùn)性對(duì)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(huì)滲透過(guò)銅網(wǎng)。說(shuō)明這種表面實(shí)現(xiàn)了對(duì)液滴pH值的超疏水/超親水響應(yīng)。這種浸潤(rùn)性具有pH響應(yīng)的銅網(wǎng)界面能