基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法技术

本发明专利技术公开一种基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法，设有：S1步骤：利用控制表面氧化法在金属表面生成氧化金属膜；S2步骤：经六甲基二硅胺烷通过气相沉积法在氧化金属修饰；使用超疏水金属的制作方法，使金属的表面疏水性得到相应的提高，六甲基二硅胺烷相对含氯、氟试剂便宜且毒性很低，对环境友好，从而使金属在潮湿环境下不易发生腐蚀，在低温下不容易结霜结冰，从而不会对其导热，导电性能产生影响，直接使这金属产品和器件稳定性大幅度得到提高，使人民财产和社会安全得到保障。

Preparation of Metal Hydrophobicity Improvement Based on Vapor Deposition Method

The invention discloses a preparation method for improving metal hydrophobicity based on vapor deposition method, which includes: S1 step: forming oxide metal film on metal surface by controlling surface oxidation method; S2 step: modifying metal oxide by vapor deposition method via hexamethyldisiloxane; using superhydrophobic metal preparation method, the surface hydrophobicity of metal is improved correspondingly, and hexamethylbisiloxane is used. Silanes are cheaper and less toxic than chlorine-containing and fluorine-containing reagents, and are environmentally friendly. As a result, metals are not easy to corrode in wet environment and frost and freeze at low temperature, which will not affect their thermal conductivity and electrical conductivity. It directly improves the stability of metal products and devices, and guarantees people's property and social safety.

【技术实现步骤摘要】
基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法
本专利技术涉及到基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法。
技术介绍
金属铜，经常被应用在工业和日常生活中。它具有良好导电性，导热性和延展性能，主要应用于电力电子，交通建筑，航空航天等许多领域。但是铜在潮湿环境下易发生腐蚀，在低温下容易结霜结冰，从而对其导热，导电性能产生影响。这些问题的出现将会导致铜制产品和器件稳定性下降，对人民财产和社会安全造成损害。1952年Ward等人首先记载了荷叶表面的超疏水现象。20世纪60年代，研究者们发现荷叶之所以具有疏水性和自清洁功能是由于荷叶表面存在微米结构，自此出现了大量的仿生材料。德国波恩大学两位植物学家Barthlott和Neinhuis使用扫描电子显微镜对荷叶表面进行了观察，发现了荷叶表面具有微米级乳突和蜡状的疏水物质。2002年江雷小组利用电子显微镜对荷叶表面进一步的观察研究发现荷叶表面上5-10μm的乳突上存在纳米结构，这种微/纳米的双阶结构是造成荷叶表面超疏水的根本原因。常见的超疏水表面的制备方法有刻蚀微结构法、溶胶凝胶法和直接成膜法等；水对固体润湿程度通常用接触角大小来衡量，根据接触角的大小可以将固体表面分为亲水表面和疏水表面。当θ＜90°时，称该表面为亲水表面；θ＞90°则我们称其为疏水表面；θ＞150°时，则该表面称为超疏水表面。在理想情况下，接触角可以用Young’s方程来表征：γSV–γSL＝γLVcosθ[4]，式中γSV、γSL和γLV分别代表固气界面、固液界面和液气界面的表观自由能。Young’s方程仅对理想表面适用，当实际固体表面粗糙时则不适用，因此，现有技术存在缺陷，有待改进。
技术实现思路
本专利技术提供基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法,解决的上述问题。为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案如下：基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法，设有：S1步骤：利用控制表面氧化法在金属表面生成氧化铜膜；S2步骤：经六甲基二硅胺烷通过气相沉积法在氧化金属修饰。优选的技术方案，S1步骤包括以下工序：A1:金属前处理，将金属放置到容器内，加入适量盐酸溶液，将容器放入到超声波仪器中，除去表面氧化物；A2:氧化金属制备,将相应的浓度、相应的容量的K2S2O8与NaOH配成混合溶液，将经过A1步骤的金属放置到盛有混合溶液的容器中，覆上保鲜膜，在恒温水浴锅中60℃加热反应一定时间。优选的技术方案，S2步骤包括以下工序：B1:超疏水金属的制备,将氧化金属放入石英管中，将石英管放入管式电阻炉中；打开电阻炉温度控制器，设置相应温度，同时打开氮气瓶开关，调节氮气流量，经过相应时间后电阻炉温度稳定后氮气吹扫一定时间，目的是除去石英管中杂质；将盛有六甲基二硅胺烷的棕色试剂瓶和载气管道相连接，盛有六甲基二硅胺烷的试剂瓶放在水浴锅中，设置水浴锅温度为60℃，由氮气携带六甲基二硅胺烷蒸汽进入石英管反应器中反应一定时间；反应结束后持续通入氮气吹扫一定时间，关闭电阻炉温度控制器，直至电阻炉温度降至室温后关闭氮气。优选的技术方案，所述金属为铜材质。相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本专利技术通过气相沉积法，采用气相改性物与固相表面反应，在样品表面形成致密的低表面有机物薄膜，改善了表面物化性能，但不改变样品表观形态，易于操作且不需要溶剂，反应温度范围较广且便于控制；使用超疏水金属的制作方法，使金属的表面疏水性得到相应的提高，六甲基二硅胺烷相对含氯、氟试剂便宜且毒性很低，对环境友好，从而使金属在潮湿环境下不易发生腐蚀，在低温下不容易结霜结冰，从而不会对其导热，导电性能产生影响，直接使这金属产品和器件稳定性大幅度得到提高，使人民财产和社会安全得到保障。附图说明为了更清楚的说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为铜网经过不同浓度过硫酸钾溶液处理后样品的接触角数据示意图；图2为接触角随过K2S2O8溶液浓度的变化关系示意图；图3为不同氧化时间处理后铜网的接触角数据示意图；图4为接触角随氧化时间的变化关系示意图；图5为不同干燥温度处理后铜网的接触角数据示意图；图6为接触角随干燥温度的变化关系示意图；图7为不同气相沉积温度处理后铜网的接触角；图8为接触角随气相沉积温度的变化关系；图9为不同阶段处理后铜网样品对水的润湿性情况；图10为放大300倍氧化后铜网表面形貌；图11为放大2700倍氧化后铜网表面形貌；图12为放大300倍修饰后氧化后铜网表面形貌；图13为放大1990倍修饰后氧化后铜网表面形貌；图14为样品XRD图谱。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“固定”、“一体成型”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，在图中，结构相似的单元是用以相同标号标示。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本专利技术。如图1-14所示，本专利技术的一个实施例是：基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法，设有：S1步骤：利用控制表面氧化法在金属表面生成氧化铜膜；S2步骤：经六甲基二硅胺烷通过气相沉积法在氧化金属修饰。实验部分表1实验仪器表2实验试剂2.2铜网氧化2.2.1铜网前处理用剪刀将200目紫铜网剪成1cm×3cm规格小片，放置在400mL烧杯中，加入0.10mol·L-1盐酸溶液，将烧杯放置在超声波仪器中，超声30min，除去表面氧化物。取出用去离子水冲洗至中性；用无水乙醇超声30min，除去铜网表面有机污物。取出后用去离子水冲洗干净；再用去离子水超声30min，取出，晾干。2.2.2氧化铜网制备量取一定浓度的K2S2O8和NaOH(4.50mol·L-1)溶液各30.0mL配成混合溶液，将处理后铜网置于盛有混合溶液的烧杯中，覆上保鲜膜，在恒温水浴锅中60℃加热反应一定时间。取出后用去离子水反复清洗，置于蒸发皿中在马弗炉中恒温加热干燥2h，后冷却至室温取出。将该氧化铜网保干放置，为后续气相沉积实验做好准备。2.2.3气相沉积步骤在其它实验条件不变的情况下，以气相沉积后铜网样品接触角为依据，考察氧化处理过程中K2S2O8溶液浓度、氧化时间及干燥温度对铜网样品疏水性能影响。(1)K2S2O8溶液浓度：取经过前处理后规格大小完全相同的铜网，混合液中K2S2O8溶液浓度分别0.065、0.085、0.105、0.125、0.145、0.165和0.185mol·L-1；(2)氧化时间：将5组规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法，其特征在于，设有：S1步骤：利用控制表面氧化法在金属表面生成氧化金属膜；S2步骤：经六甲基二硅胺烷通过气相沉积法对氧化金属修饰。

【技术特征摘要】
1.基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法，其特征在于，设有：S1步骤：利用控制表面氧化法在金属表面生成氧化金属膜；S2步骤：经六甲基二硅胺烷通过气相沉积法对氧化金属修饰。2.根据权利要求1所述基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法，其特征在于，S1步骤包括以下工序：A1:金属前处理，将金属放置到容器内，加入适量盐酸溶液，将容器放入到超声波仪器中，除去表面氧化物；A2:氧化金属制备,将相应的浓度、相应的容量的K2S2O8与NaOH配成混合溶液，将经过A1步骤的金属放置到盛有混合溶液的容器中，覆上保鲜膜，在恒温水浴锅中60℃加热反应一定时间。3.根据权利要求1所述基于气相沉积法提高金属疏水性的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学峰，张立科，侯珂珂，谢菲，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：河南,41