本发明专利技术属于固体表面制备微米或/和纳米结构领域，具体涉及一种具有低摩擦系数的铜基超疏水复合薄膜及其制备方法。一种具有低摩擦系数的铜基超疏水复合薄膜，其特征在于，它是在铜基材料表面先形成具有微米级氧化亚铜晶体结构和亚微米级金属银颗粒的复合结构后，再经表面化学修饰得到的产物。该具有低摩擦系数的铜基超疏水复合薄膜对水的接触角均超过150°，且摩擦系数低（可至0.1左右），并可稳定保持，具有良好的超疏水性能及较低的摩擦系数。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于固体表面制备微米或/和纳米结构领域，具体涉及。一种具有低摩擦系数的铜基超疏水复合薄膜，其特征在于，它是在铜基材料表面先形成具有微米级氧化亚铜晶体结构和亚微米级金属银颗粒的复合结构后，再经表面化学修饰得到的产物。该具有低摩擦系数的铜基超疏水复合薄膜对水的接触角均超过150°，且摩擦系数低（可至0.1左右），并可稳定保持，具有良好的超疏水性能及较低的摩擦系数。【专利说明】
本专利技术属于固体表面制备微米或/和纳米结构领域，具体涉及。
技术介绍
近年来，超疏水表面由于其独特的性能在基础研究和工业应用领域显示了很好的应用前景，因而倍受人们的广泛关注。金属在使用过程中，由于腐蚀、摩擦磨损等消耗巨大。由于超疏水表面能够为金属防腐蚀及金属减磨抗磨等方面提供有益的思路，因此，研究开发一种制备具有良好摩擦学性能的金属基超疏水表面及其制备方法尤为重要。金属铜作为一种重要的工程材料，在人们的日常生活及工业生产中具有重要的作用。在金属铜及其合金表面构建一种具有低摩擦系数的超疏水薄膜，会大大拓展其应用领域。目前，在金属铜基底上制备超疏水表面的文献报道有:《J.Phys.Chem.C.》2012，116，2781-2790 发表了题为 “Facile Route Toward Mechanically Stable SuperhydrophobicCopper Using Oxidation-Reduction Induced Morphology Changes，，的论文(S.M.Lee, K.S.Kim, E.Pippel, S.M.Kim, J.H.Kim, H.J.Lee.J.Phys.Chem.C.)首先将铜片在 430 °C 下加热4h获得氧化铜纳米线结构，然后在室温下分别快速或慢速冷却，或者于200°C下氩气流辅助的氢气气氛中进行还原反应2h，最终得到起伏的铜纳米线超疏水结构。此方法为氧化还原法，无需表面修饰，但反应过程需要高温条件，能耗较高。《Mater.Lett.》2010，64，2722-2724 发表了题为 “A one-step process to engineer superhydrophobiccopper surfaces，，的论文(Y.Huang, D.K.Sarkar, X.G.Chen.Mater.Lett.),以两铜片分别为正负电极，硬脂酸乙醇溶液为电解液，在直流电作用下，阳极铜电极表面变为蓝色，呈现超疏水性能。该方法需要消耗电能。《Surf.1nterface Anal.》2013，45，698-704发表了题为 “Construction and corrosion behaviors of a bilayer superhydrophobic filmon copper substrate” 的论文(J.F.0u, ff.H.Hu, Y.Wang, F.J.Wang, M.S.Xue, ff.L1.Surf.1nterface Anal.)，通过水解和冷凝过程，将3_巯基丙基三甲氧基硅烷分子自组装在刻蚀后的铜表面，然后将全氟硅烷接枝到最终羟基化的铜箔表面，从而得到具有超疏水性能的复合涂层。该方法过程中用到含氟试剂，对环境造成一定程度的污染。《J.Phys.Chem.C.》2012,116,18722-18727 发表 了题为 “Facile Fabrication of a SuperhydrophobicCu Surface via a Selective Etching of High-Energy Facets，，的论文(L.J.Liu, F.Y.Xu, L.Ma.J.Phys.Chem.C.),利用简单的一步选择性酸刻蚀技术，在铜片上制备了粗糖超疏水表面，但反应中所用的刻蚀剂有双氧水的添加，双氧水不稳定易分解，同时成本较高。《Surf.1nterface Anal.》2009,41,872-877 发表了题为 “Fabrication andant1-corrosion property of superhydrophobic hybrid film on copper surface andits formation mechanism，，的论文(Y.Chen, S.G.Chen, F.Yu, ff.ff.Sun, H.Y.Zhu, Y.S.Yin.Surf.1nterface Anal.),通过简单的一步溶液浸泡过程在铜基底上制备了超疏水表面,所用的溶液为十二硫醇或十四烷基酸的乙醇溶液。《Adv.Mater.》2006，18，767-770发表了题为 “One-Step Solution-1mmersion Process for the Fabrication of Stable BionicSuperhydrophobic Surfaces”的论文(S.T.Wang, L.Feng, L.Jiang.Adv.Mater.)，利用简单的溶液浸泡过程，与不同浓度的硬脂酸反应，在铜片表面生成羧酸铜粗糙结构。以上二者所用过程相对简单，但所得薄膜承载能力较差，易被破坏。2012年王中乾、万勇等人(摩擦学学报，第32卷，第I期，53-58)以铜片为基底，在氢氧化钠的作用下在铜片表面构建氧化亚铜微纳结构，然后覆盖硬脂酸薄膜，该薄膜具有良好的减摩抗磨性能，但对水的接触角小于150°，没有达到超疏水性能。因此，一种基于金属铜及铜合金的操作简单、重复性好、成本低且适合大面积制备具有低摩擦系数超疏水复合薄膜的方法仍然是需要进一步研究和解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供，具体是一种利用原位氧化和氧化还原法，结合低表面能修饰物质经修饰后在铜基材料上形成的具有较低摩擦系数的超疏水复合薄膜。本专利技术为解决所提出的技术问题所采取的技术方案是:—种具有低摩擦系数的铜基超疏水复合薄膜，其特征在于，它是在铜基材料表面先形成具有微米级氧化亚铜晶体结构和亚微米级金属银颗粒的复合结构后，再经表面化学修饰得到的产物。按上述方案，所述微米级氧化亚铜晶体的尺寸为0.05~5μπι，亚微米级金属银颗粒的尺寸优选为50~800nm。按上述方案，所述微米级氧化亚铜晶体的尺寸优选为0.1~3μπι，亚微米级金属银颗粒的尺寸优选为70~600nm。按上述方案，所述铜基超疏水复合薄膜的厚度为0.1~10 μ m，摩擦系数为0.05~0.2，对水的静态接触角大于150。按上述方案，所述铜基超疏水复合薄膜厚度优选为0.3~5μπι，摩擦系数优选为0.06~0.15，对水的静态接触角优选为150°~170°。上述具有低摩擦系数的铜基超疏水复合薄膜的制备方法，包括以下步骤:I)将铜基材料打磨，清洗，用硝酸进行去氧化膜处理，然后清洗，氮气吹干备用；2)将经步骤I)处理后的铜基材料放入氢氧化钠溶液中浸泡进行原位氧化反应，然后浸入硝酸银溶液中避光反应，清洗，干燥，得到表面粗糙、具有微米级氧化亚铜晶体及亚微米级金属银颗粒复合结构的铜基材料；3)将步骤2)所得的具有微米级氧化亚铜晶体及亚微米级金属银颗粒复合结构的铜基材料放入具有低表面能的修饰剂溶液中进行化学修饰，清洗，干燥，即得。按上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有低摩擦系数的铜基超疏水复合薄膜，其特征在于，它是在铜基材料表面先形成具有微米级氧化亚铜晶体结构和亚微米级金属银颗粒的复合结构后，再经表面化学修饰得到的产物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈新华，李佩佩，张万强，李凌乐，侯珂珂，郭丽丽，武小满，张平余，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：
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