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。本工作對二步高場陽極氧化所制備的陽極氧化鋁（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)過高溫退火后其WCA均大于未經(jīng)過高溫退火的AAO膜,且WCA隨著刻蝕時(shí)間的延長而增大,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。本工作還對經(jīng)后處理的AAO膜的浸潤特性隨后處理?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。 

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

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

不同微結(jié)構(gòu)AAO膜制備流程示意圖

二步高場陽極氧化法所制備的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膜表面為分級結(jié)構(gòu),即有序亞微米六角密排凹坑中含有無序的納米小孔,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,其上部是由分級孔層(Hierarchical layer)、無序孔層(Unordered layer)和過渡孔層(Transition layer)三層構(gòu)成的,而下部則為有序孔層(Ordered layer)。相比于一步陽極氧化,二步陽極氧化所制備的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)刻蝕過程中對其形貌結(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 二步高場陽極氧化法所制備的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40 min時(shí),AAO膜表層無序孔層中納米小孔的孔徑隨tE的延長而增大,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)出孔壁很薄的無序孔層結(jié)構(gòu),對應(yīng)于分級孔層的刻蝕結(jié)果;圖3d、e表明,當(dāng)50 min≤ tE≤80 min時(shí),隨著tE的延長,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序鳥巢狀納米線自聚集體的結(jié)構(gòu)變化,對應(yīng)于無序孔層的刻蝕結(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、由多到少的變化過程,如圖3f—i所示,對應(yīng)于過渡孔層的刻蝕結(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),對應(yīng)于有序孔層的刻蝕結(jié)果。


本文編號：3124281