疏水性基板及其制造方法技术

本申请涉及一种疏水性基板以及该疏水性基板的制造方法。根据本申请的示例性实施方案的疏水性基板包括：基板；第一层，布置在所述基板的至少一个表面上并包括铝氧化物；以及第二层，布置在所述第一层上并包括疏水性材料。

Hydrophobic substrate and method of manufacturing the same

The invention relates to a hydrophobic substrate and a manufacturing method of the hydrophobic substrate. According to the exemplary embodiment of the hydrophobic substrate of this application includes a substrate; the first layer is disposed on the substrate surface and includes at least one aluminum oxide; and the second layer is disposed on the first layer and includes a hydrophobic material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书要求于2014年8月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0106084的优先权和权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。本申请涉及疏水性基板以及其制造方法。
技术介绍
通常，诸如金属和聚合物的固体的表面具有固有表面能，通过测量接触角可以评估这种表面能。在固体的表面上，当从静止状态的液体与固体接触的点到液体表面绘制直线时，相对于固体表面的角度是指接触角(θ)。当接触角(θ)小时，球形水泡在固体表面上在固体表面上失去其形状并润湿固体的表面，在这种情况下，固体的表面被称为具有亲水性。相反，当接触角(θ)大时，液体保持球形且不会润湿固体的表面，被称为具有疏水性。铝是被广泛和经常用于各种领域的轻质金属，并且非常需要赋予铝的表面疏水性。然而，相关领域中的技术的问题在于：由于使用额外的涂布剂或使用化学溶液，所以过程非常复杂。引用列举专利文献韩国专利申请特许公开的官方公报No.10-2012-0101678
技术实现思路
技术问题本申请致力于提供一种化学稳定的并具有疏水表面特性的基板以及该基板的制造方法。技术方案本申请的示例性实施方案提供一种疏水性基板，其包括：基板；第一层，布置在所述基板的至少一个表面上并包括铝氧化物；以及第二层，布置在所述第一层上并包括疏水性材料。另外，本申请的另一示例性实施方案提供一种疏水性基板的制造方法，该制造方法包括：在基板的至少一个表面上形成包括铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种的第三层；将其上形成有第三层的基板浸入水中，使该第三层进行氧化反应，并将该第三层转化成包括铝氧化物的第一层；以及在第一层上形成包括疏水性材料的第二层。有益效果根据本申请的示例性实施方案的疏水性基板可以包括：包括铝氧化物的第一层；以及包括疏水性材料以增强基板的疏水特性的第二层。另外，根据本申请的示例性实施方案的疏水性基板可以包括包含透明铝氧化物的第一层以制造透明疏水性基板，并且所述疏水性基板对外部环境是化学稳定的。附图说明图1和图2是本申请的示例性实施方案，是示出了被浸入水中时基板的透过率随时间变化的视图。图3是本申请的示例性实施方案，是示出了被浸入水中时通过扫描电子显微镜(SEM)测量的包含铝氧化物的第一层的表面状态随着时间变化的视图。图4和图5是本申请的示例性实施方案，是示出了实施例1和实施例2与比较例1至比较5中的基板的表面特性评估的视图。具体实施方式下文中，将更详细地描述本申请。当在本申请中一个构件布置在另一个构件“上”时，不仅包括一个构件与另一个构件接触的情况，还包括在两个构件之间还存在另外的构件的情况。当在本申请中一个部分“包括”一个构件时，除非另有具体描述，否则这并不意味着排除其它构件，而是指还可以包括其它构件。通常，基板的疏水性处理可以通过涂覆氟类材料来进行。在这种情况下，众所周知，为了进一步提高疏水特性，赋予基板本身凹凸的方法是有效的。然而，存在的问题在于：为了赋予基板特定的凹凸，通过使用真空装置进行图案化，或者需要使用纳米压印技术。本申请致力于提供一种疏水性基板，在所述疏水性基板中，通过简单工艺可以在其表面的大范围中形成纳米或微米尺寸的凹凸，并且疏水特性进一步增强。根据本申请的示例性实施方案的疏水性基板包括：基板；第一层，布置在所述基板的至少一个表面上并包括铝氧化物；以及第二层，布置在所述第一层上并包括疏水性材料。在本申请的示例性实施方案中，铝氧化物可以包括Al2O3、Al(OH)3和AlO(OH)的一种或多种，但并不局限于此。在本申请的示例性实施例中，包含铝氧化物的第一层可以额外包括铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种。在本申请的示例性实施例中，当疏水性基板具有50％以上的透过率时，第一层中铝氧化物的含量可以为50wt％至100wt％，但并不局限于此。另外，当疏水性基板具有小于50％的透过率时，第一层中的铝氧化物的含量可以大于0并小于50wt％，但并不局限于此。也就是说，本申请可以通过调整第一层中的铝氧化物的含量调整疏水性基板的总透过率。在本申请的示例性实施方案中，第一层的表面可以具有凹凸形状。在下文将描述的疏水性基板的制造方法中描述具有凹凸形状的第一层的制造方法。第一层的表面可以具有凹凸形状，以将第一层的比表面积增加5倍至10倍或更多。比表面积是指每单位体积的表面积。在本申请的示例性实施方案中，通过使用本领域中已知的材料和使用诸如涂覆的方法可以形成包括疏水性材料的第二层。更具体地讲，疏水性材料可以包括含氟的硅烷类偶联剂、含烷基的硅烷类偶联剂等，并且第二层可以通过用包括疏水性材料和溶剂的组合物涂覆第一层形成，但涂覆方法并不局限于此。此外，疏水性材料的具体实例包括烷基三氯硅烷、烷基三甲氧基硅烷、烷基三乙氧基硅烷、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、二氯二甲基硅烷(DDMS)、全氟癸基三氯硅烷(FDTS)、氟辛基三氯硅烷(FOTS)、十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)等，但并不局限于此。在本申请的示例性实施方案中，基板可以使用本领域中已知的材料。例如，可以使用玻璃基板、塑料基板等，但基板并不局限于此。在本申请的示例性实施方案中，疏水性基板相对于水或二碘甲烷的接触角可以为45度以上、90度以上、120度以上，但是并不局限于此。在本申请中，接触角是指基板上的水或二碘甲烷与基板彼此接触的表面之间的角度。高接触角是指表面的低水平的润湿性，并且可以意味着优异的疏水特性。因此，具有如上所述的接触角的基板可以具有润湿性低的疏水性基板的表面特性。另外，根据本申请的示例性实施方案的疏水性基板的制造方法包括：在基板的至少一个表面上形成包括铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种的第三层；将其上形成有第三层的基板浸入水中，使该第三层进行氧化反应，并将该第三层转化成包含铝氧化物的第一层；以及在第二层上形成包括疏水性材料的第二层。在本申请的示例性实施方案中，通过使用铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种以及使用溅射、沉积工艺等可以形成第三层。在本申请的示例性实施方案中，通过将其上形成有包括铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种的第三层的基板浸入水中可以在基板上形成包含铝氧化物的第一层。也就是说，第三层的铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种可以通过与水的氧化反应被转化成铝氧化物。在这种情况下，铝氧化物可以包括Al2O3、Al(OH)3和AlO(OH)的一种或多种，但并不局限于此。由于构成第一层的材料的体积会膨胀并且由于氧化反应产生氢气，所以第一层的表面可以具有凹凸形状。另外，第三层的铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种全部可以完全转转化为铝氧化物，并且铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种的至少一部分可以与铝氧化物一起存在于第一层中。在氧化反应过程中，可以根据反应时间、水温等调整铝氧化物产生的范围。本申请的示例性实施方案可以通过将其上形成有包括铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种的第三层的基板浸入水中而在基板上形成包括铝氧化物的第一层。因此，基板的表面可以通过简单工艺被改性，而无需使用额外的涂布剂或使用化学溶液，并且因为疏水性基板的透过率可以通过在氧化反应过程中调整反应时间、水温等而被调整，因此所述方法就成本和时间而言是有效的。另外，因为不使用额外的涂布剂或化学溶液，所以所述方法对人体的毒性较小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水性基板，包括：基板；第一层，布置在所述基板的至少一个表面上并包括铝氧化物；以及第二层，布置在所述第一层上并包括疏水性材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.14 KR 10-2014-01060841.一种疏水性基板，包括：基板；第一层，布置在所述基板的至少一个表面上并包括铝氧化物；以及第二层，布置在所述第一层上并包括疏水性材料。2.根据权利要求1所述的疏水性基板，其中，所述铝氧化物包括Al2O3、Al(OH)3和AlO(OH)的一种或多种。3.根据权利要求1所述的疏水性基板，其中，所述第一层额外地包括铝、氮化铝和氮氧化铝中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的疏水性基板，其中，所述疏水性基板具有50％以上的透过率，并且所述第一层中的铝氧化物的含量为50wt％至100wt％。5.根据权利要求3所述的疏水性基板，其中，所述疏水性基板具有小于50％的透过率，并且所述第一层中的铝氧化物的含量为大于0并小于50wt％。6.根据权利要求1所述的疏水性基板，其中，所述第一层的表面具有凹凸形状。7.根据权利要求1所述的疏水性基板，其中，所述疏水性材料包括含氟的硅烷类偶联剂和含烷基的硅烷类偶联剂的一种或多种。8.根据权利要求1所述的疏水性基板，其中，所述疏水性材料包括下述材料中的一种或多种：烷基三氯硅烷、烷基三甲氧基硅烷、烷基三乙氧基硅烷、聚四氟乙烯(PTFE...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东炫，林枪润，李承宪，章盛晧，成知玹，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR