具有微米和纳米结构的固体表面的制备方法技术

本发明专利技术属于制备微米和纳米结构的固体表面领域，特别涉及具有微米和纳米结构的固体表面的制备方法。本发明专利技术的制备是采用化学腐蚀手段，用碱溶液腐蚀阳极多孔氧化铝膜，控制适当的腐蚀时间，然后干燥，即得具有微米和纳米结构的固体表面。本发明专利技术方法简单方便，容易操作，所用的仪器和药品廉价易得。

【技术实现步骤摘要】
具有微米和纳米结构的固体表面的制备方法                         
本专利技术属于制备微米和纳米结构的固体表面领域，特别涉及具有微米和纳米结构的固体表面的制备方法。                         
技术介绍
浸润性是固体表面的一个重要特征，而疏水性能作为其中的一种表现方式，具有非常重要的潜在应用价值，已引起了科研人员的广泛关注并取得了较大的成绩。通常，提高固体表面疏水性的方法主要有两种：一是用具有低表面能的物质如含氟化合物修饰固体表面；二是增加固体表面的粗糙程度。目前，制备粗糙表面的许多方法已有报道，如：等离子体聚合，微波等离子体化学气相沉积，相分离法，阳极氧化法，熔融固化法等，但大多制备过程复杂，不易操作。此类的文献报道有《物理化学》杂志1996,100,19512～19517上发表的文章“由不规则碎片结构产生的超疏水表面”(S.Shibuich，T.Onda，N.Satoh，K.Tsujii.Super water-repellent surfaces resulting from fractal structure.J.Phys.Chem.B)，所用的方法为熔融烷基正乙烯酮二聚体(AKD)的固化制备了不规则碎片结构；《物理化学B》杂志2002,106,9274-9276上发表的文章“大面积蜂窝状碳纳米管的超疏水性能”(S.H.Li，H.J.Li，X.B.Wang，et al..super-hydrophobicity of large-area honeycomb-like aligned carbon nanotubes.J.Phys.Chem.)所用的方法为气相化学沉积制备阵列碳纳米管，然后制备蜂窝状碳纳米管结构，以上制备过程复杂。《朗谬尔》杂志2000，16，7777～7782发表的文章“超疏水表面，形貌尺寸对浸润性的影响”(D.ner，T.J.McCarthy.Ultrahydrophobic surfaces.Effects of topography length scales on wettability.Langmuir.)讨论仅仅限于微米尺寸。《应用化学》杂志2002,114,1269～1271上发表的文章“阵列聚丙烯腈纳米纤维超疏水表面”(L.Feng，S.H.Li，H.J.Li，-->er a1..Angew.Chem.)和《应用化学》杂志2003,115,824～826上发表的“亲水性聚合物制备超疏水表面”(L.Feng，Y.L.Song，J.Zhai，et al..Angew.Chem.)讨论仅仅限于纳米尺寸。                         
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服制备具有微米级和纳米级固体粗糙表面时方法复杂的缺陷，提供一种制备具有微米和纳米结构的固体表面的简易方法。本专利技术以不同孔径的多孔氧化铝为原材料，通过化学腐蚀的方法，制备出具有微米和纳米相结合的表面形态结构。本专利技术的制备方法简单，易于操作，所用的仪器和药品廉价易得，制备出的微米和纳米相结合的表面形态结构中的微米级孔洞的孔径为0.5～60μm，微米级孔洞壁厚为0.5～2μm，微米级孔壁是由孔径为50～500nm的纳米孔洞结构和宽度为20～500nm的纳米线结构组成，由此构成了实现固体表面超疏水的理想表面形态结构。本专利技术的具有微米和纳米结构的固体表面的制备方法包括以下步骤：(1)室温下，以阳极多孔氧化铝膜为原材料，用浓度为1～6mol/L的强碱溶液腐蚀膜，腐蚀时间为1～60分钟；(2)将步骤(1)腐蚀后的阳极多孔氧化铝膜用去离子水清洗干净，然后在常温下、红外灯下、烘箱或真空烘箱中进行干燥，干燥后得到具有微米和纳米结构的固体表面。所述的强碱溶液包括：氢氧化钠、氢氧化钾或它们的混合溶液。本专利技术所用的阳极多孔氧化铝膜的孔径为5～500nm，优选100～200nm；在烘箱或真空烘箱中进行干燥时的温度大约为40～100℃左右。本专利技术方法简单方便，容易操作，所用的仪器和药品廉价易得。                        附图说明图1.本专利技术实施例1的扫描电镜照片。图2.本专利技术实施例2的扫描电镜照片。图3.本专利技术实施例3的扫描电镜照片。图4.本专利技术实施例5的扫描电镜照片。-->                     具体实施方式实施例1(1)配制氢氧化钾溶液，浓度为3mol/L。(2)取孔径为2nm的阳极多孔氧化铝膜(英国Whatman公司生产，商品名为Anapore)为材料，以碱溶液进行化学腐蚀，时间为5分钟，温度为18.5℃。(3)干燥：在烘箱中干燥3小时，温度为80℃。经SEM测定该样品微米级孔洞壁厚为1～2μm，微米级孔洞的孔径为3μm，微米级孔壁是由孔径为200nm的纳米孔洞和宽度为50～300nm的纳米线组成。见附图1。实施例2(1)配制氢氧化钾溶液，浓度为3mol/L。(2)取用200nm孔径的多孔氧化铝(英国Whatman公司生产，商品名为Anapore)为材料，以碱溶液进行化学腐蚀，时间为7分钟，温度为20.5℃。(3)干燥：在烘箱中干燥3小时，温度为80℃。经SEM测定该样品微米级孔洞壁厚为1μm，微米级孔洞的孔径平均约16μm，微米级孔壁是由孔径为200nm的纳米孔洞和宽度为50～300nm的纳米线组成。见附图2。实施例3(1)配制氢氧化钠溶液，浓度为3mol/L。(2)取用200nm孔径的多孔氧化铝(英国Whatman公司生产，商品名为Anapore)为材料，以碱溶液进行化学腐蚀，时间为4分钟，温度为19.5℃。(3)干燥：在烘箱中干燥3小时，温度为80℃。经SEM测定该样品微米级孔洞壁厚为1～2μm，微米级孔洞的孔径约2μm，微米级孔壁是由孔径为200nm的纳米孔洞和宽度为50～300nm的纳米线组成。见附图3。-->实施例4(1)配制氢氧化钠溶液，浓度为3mol/L。(2)取用200nm孔径的多孔氧化铝(英国Whatman公司生产，商品名为Anapore)为材料，以碱溶液进行化学腐蚀，时间为5分钟，温度为20℃。(3)干燥：在烘箱中干燥3小时，温度为80℃。经SEM测定该样品微米级孔洞壁厚为1μm，微米级孔洞的孔径约1μm，微米级孔壁是由孔径为200nm的纳米孔洞和宽度为50～300nm的纳米线组成。SEM图类似于图3，尺寸稍有差别。实施例5(1)配制氢氧化钠溶液，浓度为3mol/L。(2)取用200nm孔径的多孔氧化铝(英国Whatman公司生产，商品名为Anapore)为材料，以碱溶液进行化学腐蚀，时间为5分钟，温度为19.5℃。(3)干燥：在红外灯下干燥3小时，温度为40℃。经SEM测定该样品微米级孔洞壁厚为0.5μm，微米级孔洞的孔径平均约2μm，微米级孔壁是由孔径为200nm的纳米孔洞和宽度为50～300nm的纳米线组成。见附图4。实施例6(1)配制氢氧化钠溶液，浓度为3mol/L。(2)取用200nm孔径的多孔氧化铝(英国Whatman公司生产，商品名为Anapore)为材料，以碱溶液进行化学腐蚀，时间为4分钟，温度为19.5℃。(3)干燥：在红外灯下干燥3小时，温度为40℃。经SEM测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有微米和纳米结构的固体表面的制备方法，其特征是：所述的方法包括以下步骤：（１）室温下，以阳极多孔氧化铝膜为原材料，用浓度为１～６ｍｏｌ／Ｌ的强碱溶液腐蚀膜，腐蚀时间为１～６０分钟；（２）将步骤（１）腐蚀后的阳极多孔氧化 铝膜用去离子水清洗干净，然后在常温下、红外灯下、烘箱或真空烘箱中进行干燥，干燥后得到具有微米和纳米结构的固体表面。

【技术特征摘要】
1.一种具有微米和纳米结构的固体表面的制备方法，其特征是：所述的方法包括以下步骤：(1)室温下，以阳极多孔氧化铝膜为原材料，用浓度为1～6mol/L的强碱溶液腐蚀膜，腐蚀时间为1～60分钟；(2)将步骤(1)腐蚀后的阳极多孔氧化铝膜用去离子水清洗干净，然后在常温下、红外灯下、烘箱或真空烘箱中进行干燥，干燥后得到具有微米和纳米结构的固体表面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的强碱溶液包括：氢氧化钠、氢氧化钾或它们...

【专利技术属性】
技术研发人员：马永梅，陈新华，江雷，王佛松，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]