超親水和超疏水表面在許多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本工作對(duì)二步高場(chǎng)陽(yáng)極氧化所制備的陽(yáng)極氧化鋁（AAO）膜進(jìn)行了濕化學(xué)刻蝕及高溫退火處理,研究了其表面浸潤(rùn)特性隨后處理?xiàng)l件變化的特征。結(jié)果表明,AAO膜表面的水接觸角（WCA）隨著刻蝕時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增大后減小最終趨于極小定值的變化規(guī)律;當(dāng)刻蝕時(shí)間大于90 min時(shí),AAO膜表面呈現(xiàn)出超親水的特征（WCA<10°）;刻蝕不同時(shí)間的AAO膜經(jīng)過(guò)高溫退火后其WCA均大于未經(jīng)過(guò)高溫退火的AAO膜,且WCA隨著刻蝕時(shí)間的延長(zhǎng)而增大,特別是刻蝕時(shí)間為120～180 min時(shí),AAO膜為超疏水高黏性的,而刻蝕時(shí)間為200 min的AAO膜則為超疏水（WCA>150°）極低黏性的,其表面與水滴的平均接觸時(shí)間只有4.6 ms;所制備的超疏水AAO膜具有很好的時(shí)間穩(wěn)定性。本工作還對(duì)經(jīng)后處理的AAO膜的浸潤(rùn)特性隨后處理?xiàng)l件變化的機(jī)理進(jìn)行了定性分析。這些研究結(jié)果為設(shè)計(jì)具有不同浸潤(rùn)特性的功能化固體表面提供了新的思路,具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(10)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

不同微結(jié)構(gòu)AAO膜制備流程示意圖

二步高場(chǎng)陽(yáng)極氧化法所制備的AAO膜的厚度約為49.25 μm(圖S2a)。圖2為其場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)照片。圖2a為其上表面的SEM圖,可見所制備的AAO膜表面為分級(jí)結(jié)構(gòu),即有序亞微米六角密排凹坑中含有無(wú)序的納米小孔,凹坑的周期為250 nm。圖2b、c分別為其截面上部和下部的SEM照片。由圖2b和c可見,其上部是由分級(jí)孔層(Hierarchical layer)、無(wú)序孔層(Unordered layer)和過(guò)渡孔層(Transition layer)三層構(gòu)成的,而下部則為有序孔層(Ordered layer)。相比于一步陽(yáng)極氧化,二步陽(yáng)極氧化所制備的AAO膜具有高度有序的表面和孔道結(jié)構(gòu),更利于濕化學(xué)刻蝕過(guò)程中對(duì)其形貌結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控。圖3 刻蝕不同時(shí)間的AAO膜的SEM照片

圖2 二步高場(chǎng)陽(yáng)極氧化法所制備的AAO膜的SEM照片圖3為濕化學(xué)法刻蝕不同時(shí)間的AAO膜的SEM照片。由圖3a、b、c可見,刻蝕時(shí)間(tE)不超過(guò)40 min時(shí),AAO膜表層無(wú)序孔層中納米小孔的孔徑隨tE的延長(zhǎng)而增大,亞微米凹坑邊沿的厚度逐漸變薄,直到凹坑陣列消失而呈現(xiàn)出孔壁很薄的無(wú)序孔層結(jié)構(gòu),對(duì)應(yīng)于分級(jí)孔層的刻蝕結(jié)果;圖3d、e表明,當(dāng)50 min≤ tE≤80 min時(shí),隨著tE的延長(zhǎng),AAO膜表面呈現(xiàn)出由枝杈狀納米線自聚集體到多孔面上覆蓋有少量無(wú)序鳥巢狀納米線自聚集體的結(jié)構(gòu)變化,對(duì)應(yīng)于無(wú)序孔層的刻蝕結(jié)果;而當(dāng)90 min≤ tE≤180 min時(shí),AAO膜表面呈現(xiàn)出多孔面上覆蓋有無(wú)序鳥巢狀納米線自聚集體的復(fù)合結(jié)構(gòu),且其鳥巢狀納米線自聚集體的尺寸和數(shù)量經(jīng)歷了由小到大、由多到少的變化過(guò)程,如圖3f—i所示,對(duì)應(yīng)于過(guò)渡孔層的刻蝕結(jié)果;圖3i-1和 j分別為刻蝕180 min和200 min 的AAO膜在相同放大倍率下的SEM照片,圖3j-1則為刻蝕200 min的 AAO膜的截面圖。對(duì)比圖3i-1、j和j-1發(fā)現(xiàn),當(dāng)tE>180 min時(shí),AAO膜表面呈現(xiàn)出山脊、山谷狀納米線自聚集體的三維結(jié)構(gòu),幾乎看不到多孔結(jié)構(gòu),對(duì)應(yīng)于有序孔層的刻蝕結(jié)果。


本文編號(hào)：3124281