电镀法制备超疏水性铜表面

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1、2008年12月北京航空航天大学学报December2008第34卷第12期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVo1．34No．12电镀法制备超疏水性铜表面乔贞美席文君朱春雷贾傲(北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191)摘要：在对天然荷叶表面观察的基础上，通过改变电流密度控制电镀层表面的形貌，制备出了仿荷叶结构的铜表面．随着电镀电流密度的逐渐增大，接触角先增大后减小，当电流密度为0．08A／cm时，镀层的表面结构与荷叶表面最接近，其疏水效果最好，接触角最大，达到了15

2、3．5。，滚动角为7．9。(小于10。)．这种表面未经任何修饰就产生了超疏水性．这是处于Cassie模型的一种亚稳定状态，只要表面形貌特征满足一定条件，就可使水滴在亲水基体上处于Cassie模型的亚稳态，从而有可能产生疏水性甚至超疏水性．对亲水材料的疏水机理进行了探讨，这些结果对亲水基体上超疏水性表面的制备和现有疏水理论的理解具有一定的意义．关键词：超疏水性；电镀；荷叶结构中图分类号：TQ153．14文献标识码：A文章编号：1001—5965(2008)12-1419-04PreparationofSuperhydrOphObiCcoppersurfac

3、esbyelectroplatingQiaoZhenmeiXiWenjunZhuChunleiJiaAo(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Thestructureofthenaturalsuperhydr0hlbicsurface，lotusleaf，wasstudied，whichinspiredthefabricationmethodofsuperhydro

4、phobiesurfaces．Variouscoppersurfaceswerefabricatedindifferentcur—rentdensitiesviaelectroplating．Asthecurrentdensityincreased，thewatercontactangle(CA)increasedfirstandthendecreased．Whenthecurrentdensitywasabout0．08A／cm，theelectroplatedcoppersurfacewhichresembledthelotusleafreached

5、superhydrophobicstate(CA：153．5。，SA(slidingangle)=7．9。)．Thesurfacewithlotusleafstructureissuperhydroph0bicwithoutanysurfacemodification．It’Ssuggestedthatthisisameta—stablestateinCassiestate．Aslongasthesurfacestructureissuitable，ahydrophobicsurfacecouldbegotten，orevensuperhydrophob

6、icsurface，onhydrophilicmaterials．Thehydrophobicmechanismwasalsoanalyzed．Theresultswidenthehorizonoffabricatingsuperhydrophobicsurfacesonhydrophilicmaterialsandgivelighttotheexistingpopulartheories．Keywords：superhydrophobic；electroplating；lotusleavesstructure润湿性是固体表面的重要特征之一，接触角理论主

7、要有两种：Wenzel的完全湿接触模型理论(CA，ContactAngle)和滚动角(SA，SlidingAngle)和Cassie的复合接触模型理论．根据上述理是润湿性的两个重要衡量指标．近年来，与水的接论，人们提出了制备超疏水性表面普遍应用的两触角大于150。、滚动角小于10。的超疏水性表面，种方法。：①在疏水材料表面构建粗糙结构；由于其在清洁、建筑材料，船舶的外壳，工业防腐，②在粗糙表面上修饰低表面能的物质．金属基体雷达表面及汽车制造业等方面的广阔应用前景，上超疏水性表面的制备方法主要有化学腐蚀引起了人们的广泛关注¨。．疏水机理也因其对法、阳极氧化

8、法、电化学沉积法⋯等．工业生产的指导意义而成为研究者关注的焦点．但是，由于金属一