具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜，所述陶瓷膜厚度为10nm～600μm，所述陶瓷膜包括一铝化合物基底、附着于所述基底上的基膜层，所述基膜层为氧化铝陶瓷层，所述陶瓷膜为具有平均毛细管半径为0.1-1.2mm的多孔膜，所述陶瓷膜亲水表面能使单位质量的水滴完全铺开，形成面积不小于300 cm2/g的水膜；且亲水表面能使水分子克服自身重力，在垂直方向自行爬升的高度不小于3.0 cm。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种陶瓷膜的制备方法及其应用，尤其涉及一种具有毛细结构及超级浸润抽吸性能的陶瓷膜的制备及其应用。
技术介绍
表面浸润性是固体表面的一个重要特征，通常以接触角来表征液体对固体的浸润程度。一般来说，固体表面与水的接触角大于90°时，称之为疏水表面；小于90°时，称之为亲水表面。近年来，也有人提出以65°接触角作为亲水和疏水的界限。由于对液体良好的浸润性，亲水表面可广泛应用于工业与生活中。比如水蒸气凝结在亲水表面上时，容易展开为均匀连续的水膜，抑制孤立水滴的形成，能增强表面的抗雾性和透明性，这在需要防止结霜和保持透明（如冰箱内壁、汽车的挡风玻璃等）的应用中很重要。另外，空调的冷凝器散冷翅片在工作时，空气中的水蒸气会遇冷凝结在翅片间，形成水珠。这不仅降低了翅片和空气的热交换面积，而且也增大了风阻，严重影响空调的制冷效率。而在散冷翅片上涂布亲水材料，可防止凝结时水珠的形成，减小风阻，维持较大的换热面积，从而提高空调的能效。溶胶-凝胶法是制备无机亲水涂层主要方法之一，反应可在较低的温度下进行，过程易调控，但该方法一般需要紫外光照射等方式才能获得亲水性。电化学方法（如电化学沉积、阳极氧化等）也可用于制备无机亲水涂层，但需要特殊的仪器设备，难以实现大面积表面的制备。有机亲水涂层多采用涂布的方法来获得，容易实现大规模生产，但涂层的亲水性能不够稳定，使用一定时间后会消失。上述亲水表面的亲水性能都是用接触角来表征的，最常报道的接触角大多为0–30°之间。在目前论文及专利中，尚未见到一种亲水表面具有毛细结构，能够对水（或其它液体）产生超级浸润和抽吸作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提出一种具有毛细结构的陶瓷膜及其制备方法与应用。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜，所述陶瓷膜厚度为10nm～600μm，所述陶瓷膜包括一铝化合物基底、附着于所述基底上的基膜层，所述基膜层为氧化铝陶瓷层，所述陶瓷膜为具有平均毛细管半径为0.1-1.2mm的多孔膜，所述陶瓷膜亲水表面能使单位质量的水滴完全铺开，形成面积不小于300cm2/g的水膜；且亲水表面能使水分子克服自身重力，在垂直方向自行爬升的高度不小于3.0cm。优选地，所述的具有毛细结构的陶瓷膜的制备方法，包括如下步骤，S1、基底预处理S11、基底脱脂：将基材放入5%～20%的硫酸槽中，脱脂，3min～5min后取出；所述基材为铝基材或铝合金基材；S12、第一次水洗：用自来水反复冲洗铝基材，保证铝基材表面的PH值＞5；S13、碱洗：将第一次水洗后的基材放入浓度为45kg/m3～55kg/m3，温度为40℃～60℃的氢氧化钠溶液中，碱洗4min～8min；S14、第二次水洗：用自来水反复冲洗铝基材，冲洗2min～4min后取出；S15、第三次水洗：用自来水反复冲洗铝基材，冲洗2min～4min，待PH值＞5后取出；S16、阳极氧化：用碱性电解液、和酸性电解液以先后顺序清洗氧化，促进金属铝基材表面生成具有孔隙高，吸附能力强的氧化铝膜，所述氧化铝膜厚度为0.3～30μm；S17、第四次水洗：将经过阳极氧化的氧化铝膜用自来水反复冲洗，冲洗2min～4min后取出，再用去离子水冲洗1min～2min；S18、干燥：取出经化学氧化后的铝基材，经去离子水反复冲洗后干燥；S2、氧化铝陶瓷层涂覆步骤；S21、原料粉末准备；将α-氧化铝、有机成孔剂、烧结助剂和其他批料组分按比例进行称量配比：所述α-氧化铝质量百分比为60％-70％，粒径为5-30μm，所述有机成孔剂质量百分比为30％-40%，粒径为3-35μm；所述烧结助剂质量百分比为10％-30%；S22、原料混合：先将α-氧化铝、有机成孔剂混合均匀后，再与烧结助剂和其他批料组分混合：α-氧化铝和有机成孔剂为70-90%、所述烧结助剂和其他批料组分为10-30%混合；S23、混磨搅拌：在混合粉末中加入20-30粒直径为5-12mm的氧化铝陶瓷球或钢球，在混料机上混磨1-3h；S24、成型：将混合原料装入模具内进行低温预热成型，所述预热成型温度为180-250℃；S25、中温烧结及成孔；将成型后的产品转入中温烧结炉内，加热至600℃，所述中温炉的加热时间为2-3h，保温1-2h，然后随炉冷却至100℃以下，最后从炉子中取出最后制得的多孔陶瓷。优选地，所述的具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜的制备方法，所述S16的阳极氧化步骤中，所述电解液包括酸性电解液与碱性电解液，所述酸性电解液配比为：甲酸质量百分比20～40%；草酸质量百分比30～50%；丙二酸质量百分比30～50%；硫酸镍质量百分比0～10%，处理参数为：氧化电压为20～80V，电流密度为2.0～3.5A/dm2，处理时间为0.5～3h，处理温度为10～25℃；所述碱性电解液配比为：碳酸钠质量百分比40～60%；铬酸钠质量百分比15～25%；氢氧化钠质量百分比2～5%；磷酸三钠质量百分比0～1.5%，处理参数为：氧化电压为5～35V，电流密度为1.0～2.5A/dm2，处理时间为5～60min，处理温度为85～100℃。优选地，所述S24低温成型中采用空气循环炉或平板炉，所述空气循环炉预热成型温度为180-250℃，低温成型时间为8-12min；所述平板炉预热成型温度为180-250℃，低温成型时间为3-5min。优选地，所述S12中的第一次水洗冲洗时间为2min～4min。优选地，所述S21中其他批料为分散溶剂。优选地，所述混料机为V型结构的混料机，所述混料速度为100-150r/min。本专利技术制备的陶瓷膜具有超级浸润，所述超级浸润是指亲水表面能使单位质量的水滴完全铺开，形成面积不小于300cm2/g的水膜；且所述陶瓷膜具有抽吸作用，所述抽吸作用是指亲水表面能使水分子克服自身重力，在垂直方向自行爬升的高度不小于3.0cm。本专利技术所述的陶瓷膜导热系数用德国耐驰TCT426测得。取长宽各30cm的陶瓷膜并将热线与热电偶插入两片试样间，接通2.0A加热电流开始测试。得到升温对时间的函数，由此得出陶瓷膜的导热系数为1.0–30W/m.K，与铝（或铝合金基底）的整体导热系数率可高达200W/m.K。陶瓷膜工作温度高达600℃，在干燥条件下的击穿电压高达DC5000V。该陶瓷膜具有毛细结构，其平均毛细管半径为0.1–1.2mm，对液体能产生很强的毛细管作用力，尤其是对水能产生超级浸润抽本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜，其特征在于：所述陶瓷膜厚度为10nm～600μm，所述陶瓷膜包括一铝化合物基底、附着于所述基底上的基膜层，所述基膜层为氧化铝陶瓷层，所述陶瓷膜为具有平均毛细管半径为0.1‑1.2mm的多孔膜，所述陶瓷膜亲水表面能使单位质量的水滴完全铺开，形成面积不小于300 cm2/g的水膜；且亲水表面能使水分子克服自身重力，在垂直方向自行爬升的高度不小于3.0 cm。

【技术特征摘要】
1.具有毛细结构和超级抽湿浸润性能的陶瓷膜，其特征在于：所述陶瓷膜厚度为10nm
～600μm，所述陶瓷膜包括一铝化合物基底、附着于所述基底上的基膜层，所述基膜层为氧
化铝陶瓷层，所述陶瓷膜为具有平均毛细管半径为0.1-1.2mm的多孔膜，所述陶瓷膜亲水表
面能使单位质量的水滴完全铺开，形成面积不小于300cm2/g的水膜；且亲水表面能使水分
子克服自身重力，在垂直方向自行爬升的高度不小于3.0cm。
2.根据权利要求1所述的具有毛细结构的陶瓷膜的制备方法，其特征在于：包括如下步
骤，
S1、基底预处理
S11、基底脱脂：将基材放入5%～20%的硫酸槽中，脱脂，3min～5min后取出；所述
基材为铝基材或铝合金基材；
S12、第一次水洗：用自来水反复冲洗铝基材，保证铝基材表面的PH值＞5；
S13、碱洗：将第一次水洗后的基材放入浓度为45kg/m3～55kg/m3，温度为40℃～60
℃的氢氧化钠溶液中，碱洗4min～8min；
S14、第二次水洗：用自来水反复冲洗铝基材，冲洗2min～4min后取出；
S15、第三次水洗：用自来水反复冲洗铝基材，冲洗2min～4min，待PH值＞5后取出；
S16、阳极氧化：用碱性电解液、和酸性电解液以先后顺序清洗氧化，促进金属铝基材表
面生成具有孔隙高，吸附能力强的氧化铝膜，所述氧化铝膜厚度为0.3～30μm；
S17、第四次水洗：将经过阳极氧化的氧化铝膜用自来水反复冲洗，冲洗2min～4min
后取出，再用去离子水冲洗1min～2min；
S18、干燥：取出经化学氧化后的铝基材，经去离子水反复冲洗后干燥；
S2、氧化铝陶瓷层涂覆步骤；
S21、原料粉末准备；将α-氧化铝、有机成孔剂、烧结助剂和其他批料组分按比例进行称
量配比：所述α-氧化铝质量百分比为60％-70％，粒径为5-30μm，所述有机成孔剂质量百分
比为30％-40%，粒径为3-35μm；所述烧结助剂质量百分比为10％-30%；
S22、原料混合：先将α-氧化铝、有机成孔剂混合均匀后，再与烧结助剂和其他批料组分
混合：α-氧化铝和有机成孔剂为70-90%、所述烧结助剂和其他批料组分为...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢贤宁，林群，张顺中，刘颖丹，
申请(专利权)人：苏州容电储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32