電鍍法制備超疏水性銅表面

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1、2008年12月北京航空航天大學學報December2008第34卷第12期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVo1.34No.12電鍍法制備超疏水性銅表面喬貞美席文君朱春雷賈傲(北京航空航天大學材料科學與工程學院,北京100191)摘要:在對天然荷葉表面觀察的基礎上,通過改變電流密度控制電鍍層表面的形貌,制備出了仿荷葉結構的銅表面.隨著電鍍電流密度的逐漸增大,接觸角先增大后減小,當電流密度為0.08A/cm時,鍍層的表面結構與荷葉表面最接近,其疏水效果最好,接觸角最大,達到了15

2、3.5。,滾動角為7.9。(小于10。).這種表面未經任何修飾就產生了超疏水性.這是處于Cassie模型的一種亞穩(wěn)定狀態(tài),只要表面形貌特征滿足一定條件,就可使水滴在親水基體上處于Cassie模型的亞穩(wěn)態(tài),從而有可能產生疏水性甚至超疏水性.對親水材料的疏水機理進行了探討,這些結果對親水基體上超疏水性表面的制備和現有疏水理論的理解具有一定的意義.關鍵詞:超疏水性;電鍍;荷葉結構中圖分類號:TQ153.14文獻標識碼:A文章編號:1001—5965(2008)12-1419-04PreparationofSuperhydrOphObiCcoppersurfac

3、esbyelectroplatingQiaoZhenmeiXiWenjunZhuChunleiJiaAo(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100191,China)Abstract:Thestructureofthenaturalsuperhydr0hlbicsurface,lotusleaf,wasstudied,whichinspiredthefabricationmethodofsuperhydro

4、phobiesurfaces.Variouscoppersurfaceswerefabricatedindifferentcur—rentdensitiesviaelectroplating.Asthecurrentdensityincreased,thewatercontactangle(CA)increasedfirstandthendecreased.Whenthecurrentdensitywasabout0.08A/cm,theelectroplatedcoppersurfacewhichresembledthelotusleafreached

5、superhydrophobicstate(CA:153.5。,SA(slidingangle)=7.9。).Thesurfacewithlotusleafstructureissuperhydroph0bicwithoutanysurfacemodification.It’Ssuggestedthatthisisameta—stablestateinCassiestate.Aslongasthesurfacestructureissuitable,ahydrophobicsurfacecouldbegotten,orevensuperhydrophob

6、icsurface,onhydrophilicmaterials.Thehydrophobicmechanismwasalsoanalyzed.Theresultswidenthehorizonoffabricatingsuperhydrophobicsurfacesonhydrophilicmaterialsandgivelighttotheexistingpopulartheories.Keywords:superhydrophobic;electroplating;lotusleavesstructure潤濕性是固體表面的重要特征之一,接觸角理論主

7、要有兩種:Wenzel的完全濕接觸模型理論(CA,ContactAngle)和滾動角(SA,SlidingAngle)和Cassie的復合接觸模型理論.根據上述理是潤濕性的兩個重要衡量指標.近年來,與水的接論,人們提出了制備超疏水性表面普遍應用的兩觸角大于150。、滾動角小于10。的超疏水性表面,種方法。:①在疏水材料表面構建粗糙結構;由于其在清潔、建筑材料,船舶的外殼,工業(yè)防腐,②在粗糙表面上修飾低表面能的物質.金屬基體雷達表面及汽車制造業(yè)等方面的廣闊應用前景,上超疏水性表面的制備方法主要有化學腐蝕引起了人們的廣泛關注¨。.疏水機理也因其對法、陽極氧化

8、法、電化學沉積法?等.工業(yè)生產的指導意義而成為研究者關注的焦點.但是,由于金屬一

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