一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片及其制備方法，其制備方法是首先將液態高分子樹脂材料澆注在干凈的竹葉背面并在10-40℃的溫度下固化24小時后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結構相反的高分子樹脂模板；再在高分子樹脂模板表面涂布一層厚度為0.5-20微米厚的刻蝕劑，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有刻蝕劑的高分子樹脂模板上并施加0.5-5KN/m2的壓力，24小時后將銅片從模板上取下用乙醇和自來水各清洗3次；然后將銅片在修飾液中浸泡10-30分鐘，便獲得與竹葉背面微結構類似的超疏水銅片。本發明提供的方法操作工藝簡單、可控性好、成本低、對環境無污染、易于產業化。
【專利說明】一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于超疏水銅片制備【技術領域】，尤其涉及一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片制備方法。
【背景技術】
[0002]自然界的植物葉如竹葉、荷葉、芋頭葉等具有極好的疏水性能，水滴在其表面往往形成球形或類球形水珠，在微風或輕微外力的作用下，水滴便會從表面滾落，同時帶走表面的灰塵等污染物，起到自清潔的作用。植物葉表面良好的疏水性和自清潔性在近年受到廣泛的關注，大量的研究表明，引起植物葉表面產生疏水性的主要因素是其表面存在著精細的表面微結構。受此啟發，人們意識到在其它材料表面構建類似于自然界植物葉的表面微結構可賦予這些材料優異的疏水性，于是很多方法如溶膠-凝膠法、自組裝法、光刻法、微相分離、等離子氟化法等被用來構建各類型仿植物葉表面結構以期獲得疏水性或超疏水性，然而這些方法大多存在工藝復雜、設備昂貴或構建的表面微結構與自然植物葉表面結構相似度不高的缺陷，制約了超疏水表面的產業化。
[0003]銅片是一種非常重要的金屬材料，具有優異的導電、導熱性能，在工農業和日常生活中具有非常廣泛的應用前景，然而目前市場上的普通銅片在潮濕的環境下長期放置會發生嚴重的腐蝕，從而極大降低其使用性能。很顯然，如果賦予銅表面超疏水性，將使銅表面具有非常優異的自清潔性、抗腐蝕性、抗冰凍性及流體減阻性，這必將會大大提高銅片的使用質量和使用時效，也會擴大銅片的使用范圍，因此，發明一種簡單而易于產業化的方法在銅片上制備仿植物葉表面微結構使銅片獲得超疏水性是非常有必要的。
【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種成本低、易于生產的超疏水銅片。
[0005]本發明要解決的另一個技術問題是提供一種操作工藝簡單、成本低、對環境無污染、無需復雜的化學處理、也無需昂貴的設備、易于產業化的制備超疏水銅片的方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供的超疏水銅片，其表面微結構與竹葉背面微結構類似，銅片表面與水的接觸角在150°-160°之間。
[0007]本發明提供的一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的制備方法包括如下步驟:
(1)首先將液態高分子樹脂材料澆注在干凈的竹葉背面并在10_40°C的溫度下固化，24小時后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結構相反的高分子樹脂模板；
(2)在高分子樹脂模板表面涂布一層厚度為0.5-20微米厚的刻蝕劑，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有刻蝕劑的高分子樹脂模板上并施加0.5-5KN/m2的壓力，24小時后將銅片從模板上取下用乙醇和自來水各清洗3次；然后將銅片在修飾液中浸泡10-30分鐘，便獲得與竹葉背面微結構類似的超疏水銅片。[0008]上述制備步驟(1)中所述高分子樹脂材料為硅橡膠、環氧樹脂或聚氨酯中的一種。
[0009]上述制備步驟(2)中所述刻蝕劑是濃度為0.01-lmol/L的醋酸、鹽酸、硫酸鐵、氯化鐵溶液中的一種。
[0010]上述制備步驟⑵中所述修飾液是質量比濃度為0.5-2%的全氟脂肪酸、十七氟三甲氧基乙氧基硅烷、十八烷酸的溶液，所述溶液的溶劑為無水乙醇。
[0011]本發明的表面微結構與竹葉背面類似的超疏水銅片具有極好的自清潔性、抗腐蝕性、穩定性。
[0012]與現有技術相比，本發明的仿荷葉表面結構超疏水銅片的制備方法操作工藝簡單、重現性好、無需任何昂貴設備與材料，對環境無污染，具有很好的產業化前景。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1.本發明實施例1獲得的表面微結構與竹葉背面類似的超疏水銅片的掃描電鏡
圖；
圖2.本發明實施例1獲得的表面微結構與竹葉背面類似的超疏水銅片的接觸角測試
圖；
圖3.本發明實施例2獲得的表面微結構與竹葉背面類似的超疏水銅片的接觸角測試
圖；· 圖4.本發明實施例3獲得的表面微結構與竹葉背面類似的超疏水銅片的接觸角測試
圖；
圖5.本發明實施例4獲得的表面微結構與竹葉背面類似的超疏水銅片的接觸角測試圖。
[0014]【具體實施方式】:
下面結合本發明的具體實施例和附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。
[0015]實施例1:
首先將液態環氧樹脂澆注在干凈的竹葉背面并在10°c的溫度下固化24小時，得到與竹葉背面結構相反的環氧樹脂模板；再在環氧樹脂模板表面涂布一層0.5微米厚的濃度為0.01mol/L的醋酸溶液，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有醋酸溶液的環氧樹脂模板上并施加0.5KN/m2的壓力，24小時后將銅片從模板上取下用乙醇和自來水各清洗3次；然后將銅片在質量比濃度為0.5%的全氟脂肪酸溶液中浸泡10分鐘，便獲得與竹葉背面微結構類似的超疏水銅片，其表面掃描電鏡圖如圖1所示，接觸角測試結果表明所得銅片表面接觸角為155° (如圖2所示)。
[0016]實施例2:
首先將液態聚氨酯澆注在干凈的竹葉背面并在40°C的溫度下固化，24小時后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結構相反的聚氨酯模板；再在聚氨酯模板表面涂布一層20微米厚的濃度為0.5mol/L的鹽酸溶液,然后將干凈的銅片覆蓋于涂有鹽酸溶液的聚氨酯模板上并施加2KN/m2的壓力，24小時后將銅片從模板上取下用乙醇和自來水各清洗3次；然后將銅片在質量比濃度為1%的十七氟三甲氧基乙氧基硅烷中溶液浸泡30分鐘，便獲得與竹葉背面微結構類似的超疏水銅片，其表面與水接觸角為153° (如圖3所示)。[0017]實施例3:
首先將液態環氧樹脂材料澆注在干凈的竹葉背面并在30°C的溫度下固化，24小時后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結構相反的環氧樹脂模板；再在環氧樹脂模板表面涂布一層I微米厚的濃度為lmol/L的硫酸鐵溶液，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有硫酸鐵溶液的環氧樹脂模板上并施加3KN/m2的壓力，24小時后將銅片從模板上取下用乙醇和自來水各清洗3次；然后將銅片在質量比濃度為1.5%的全氟脂肪酸溶液中浸泡20分鐘，便獲得與竹葉背面微結構類似的超疏水銅片，其表面與水的接觸角為156° (如圖4所示)。
[0018]實施例4:
首先將液態聚氨酯材料澆注在干凈的竹葉背面并在20°C的溫度下固化，24小時后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結構相反的高分子樹脂模板；再在聚氨酯模板表面涂布一層厚度為15微米厚的濃度為0.03mol/L的醋酸溶液，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有醋酸溶液的聚氨酯模板上并施加4KN/m2的壓力，24小時后將銅片從模板上取下用乙醇和自來水各清洗3次；然后將銅片在質量比濃度為1.5%的十七氟三甲氧基乙氧基硅烷中浸泡28分鐘，便獲得與竹葉背面微結構類似的超疏水銅片，其表面與水的接觸角為152° (如圖5所示)。
[0019]實施例5:
首先將液態硅橡膠材料澆注在干凈的竹葉背面并在25°C的溫度下固化，24小時后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結構相反的硅橡膠模板；再在硅橡膠模板表面涂布一層厚度為15微米厚的濃度為0.08mol/L的氯化鐵溶液，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有氯化鐵溶液的硅橡膠模板上并施加0.5-5KN/m2的壓力，24小時后將銅片從模板上取下用乙醇和自來水各清洗3次；然后將銅片在質量比濃度為0.5%的十八烷酸溶液浸泡25分鐘，便獲得與竹葉背面微結構類似的超疏水銅片，其表面與水的接觸角為157°。
[0020]本文中所描述的具體實 施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【權利要求】
1.一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片，其特征在于，銅片表面微結構與竹葉背面微結構類似，銅片表面與水的接觸角在150°-160°之間。
2.制備如權利要求1所述的一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的方法，其特征在于，制備步驟包括: (1)首先將液態高分子樹脂材料澆注在干凈的竹葉背面并在10_40°C的溫度下固化，24小時后從竹葉背面剝離，得到與竹葉背面結構相反的高分子樹脂模板； (2)在高分子樹脂模板表面涂布一層厚度為0.5-20微米厚的刻蝕劑，然后將干凈的銅片覆蓋于涂有刻蝕劑的高分子樹脂模板上并施加0.5-5KN/m2的壓力，24小時后將銅片從模板上取下用乙醇和自來水各清洗3次；然后將銅片在修飾液中浸泡10-30分鐘，便獲得與竹葉背面微結構類似的超疏水銅片。
3.如權利要求2所述的制備一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的方法，其特征在于，制備步驟(1)中所述高分子樹脂材料為硅橡膠、環氧樹脂或聚氨酯中的一種。
4.如權利要求2所述的制備一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的方法，其特征在于，制備步驟(2)中所述刻蝕劑是濃度為0.01-lmol/L的醋酸、鹽酸、硫酸鐵、氯化鐵溶液中的一種。
5.如權利要求2所述的制備一種表面與竹葉背面類似的超疏水銅片的方法，其特征在于，制備步驟(2)中所述修飾液是質量比濃度為0.5-2%的全氟脂肪酸、十七氟三甲氧基乙氧基硅烷、十八烷酸的溶液，所·述溶液的溶劑為無水乙醇。
【文檔編號】C23C22/02GK103590038SQ201310507212
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】袁志慶, 賓吉平, 王憲, 王夢蕾, 黃娟 申請人:湖南工業大學