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超疏水材料的制备及其表征近年来，超疏水材料在各个领域被广泛应用。
超疏水材料的制备和表征成为了当前研究的热点问题。
本文将介绍超疏水材料的制备方法及其表征手段。
一、超疏水材料的制备方法超疏水材料的制备方法主要包括可控表面粗糙化、表面化学修饰和特殊涂层三种方法。
1.可控表面粗糙化可控表面粗糙化是制备超疏水材料的一种常用方法。
通过长期算法、电解蚀刻、阳极氧化等方法，可以在普通表面上形成各种化学及物理结构的表面粗糙化。
通过不同结构和尺度的表面粗糙化可以得到不同类型的超疏水材料。
2.表面化学修饰表面化学修饰通常是通过改变表面化学功能团或化学键的种类和密度等手段来实现的。
这种方法一般用于特殊场合，例如在生物医学领域制备超疏水材料等。
3.特殊涂层特殊涂层是制备超疏水材料的另一种方法。
通过是原位合成、溶液浸渍、离子束沉积、以及等离子体蒸汽沉积等方法，可以在普通表面上添加不同材料的涂层，从而得到不同类型的超疏水材料。
二、超疏水材料的表征手段超疏水材料的表征手段主要包括显微镜、接触角计、气-液吸附法及表面粗糙度计等。
1.显微镜针对表面微观结构的研究，显微镜是一种好的表征手段。
分别可以利用扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜等技术来研究其表面结构与形貌。
2.接触角计接触角是表征超疏水性的关键指标之一。
通过测量角度可以获得材料与液体的表面张力，并根据静电学的理论公式进行计算。
当接触角大于150度时，即可认为材料为超疏水性。
3.气-液吸附法气-液吸附法可以直接测定材料孔径及比表面积。
该手段用于评价材料内部微结构与机理。
4.表面粗糙度计表面粗糙度计是一个用于测量材料表面形貌参数的工具。
通过测量表面高度和微观成分等参数来获得显示材料表面粗糙度的图像。
三、结论目前，超疏水材料的制备和表征技术已经比较成熟。
通过对超疏水材料的表征，可以更加深入地理解其性质和应用场景，从而更好地推动超疏水材料的研究和应用。
未来随着化学和材料领域的不断发展，相信超疏水材料会有更多的应用前景。
仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究共3篇仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究1仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究随着现代科技的不断进步，仿生学作为一种新兴的研究方向，受到了越来越多的关注。
仿生学是通过对生物体的形态、功能、行为等特征进行研究，来设计新材料、新装置或新系统的一门学科。
仿生学不仅能够解决科学技术方面的问题，还能为环境保护、工业生产等多个领域提供技术支持。
其中，仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究是当前研究的热点之一。
超疏水材料具有抗粘附、自清洁和抗腐蚀等优异的性能，对于液体的微纳级传输和分离具有重要应用价值。
如何设计制备具有超疏水性能的表面材料，一直是材料科学领域的难题。
仿生学为这个难题的解决提供了思路。
仿生超疏水功能表面是通过生物表面的微观结构和化学组成，来制备超疏水材料的表面。
例如，以荷叶表面为模板，制备出仿生超疏水表面就是目前的研究热点。
制备仿生超疏水功能表面主要分为两步，即基础表面处理与微观结构化制备。
其中，基础表面处理主要是对基础表面材料进行改性，以便于制备出具有微观结构的超疏水表面。
微观结构化制备则是通过对表面的化学和物理过程进行控制，来制备出具有各种不同形貌和大小的微观结构，从而实现超疏水的性能。
制备出仿生超疏水功能表面后，需要对其性能进行表征和应用研究。
其中，表征方法主要包括接触角测试、接触角滞后测试、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等。
应用研究方面，仿生超疏水功能表面已经应用于防水、防腐、油水分离、普通自清洁等多个领域。
虽然仿生超疏水功能表面的研究有了重要进展，但在复杂环境中应用时仍面临着挑战和不足。
例如，在高湿度环境下，仿生超疏水表面易出现气体泡沫覆盖导致超疏水性能下降。
此外，仿生超疏水表面的制备成本较高，难以大规模应用。
因此，未来的研究需要解决这些问题，以便更好地推广和应用仿生超疏水功能表面。
综上所述，仿生超疏水表面是一种新型的材料表面，具有重要应用价值。
超疏水材料的制备与应用近年来，超疏水材料在科技领域中引起了广泛的关注与研究。
超疏水材料是一种表面具有高度疏水性的材料，其具备极佳的自清洁能力和防污性能。
本文将探讨超疏水材料的制备方法以及其在不同领域中的应用。
首先，超疏水材料的制备方法多种多样，其中最常见的是采用化学方法。
通过在材料表面涂覆一层特殊的化学涂层，可以使其表面呈现出极高的疏水性。
例如，使用聚偏氟乙烯（PTFE）等高分子材料进行涂覆，可以形成一层类似蜡状的涂层，其表面具有微细的凹凸纳米结构，从而实现超疏水效果。
此外，物理方法也可用于超疏水材料的制备。
物理方法指的是通过改变材料表面的形貌结构，实现其表面疏水性的提高。
例如，利用激光刻蚀技术可以在材料表面形成微细的纳米结构，从而提高其疏水性能。
通过物理方法制备的超疏水材料具有较好的稳定性和耐久性，被广泛应用于海洋船舶舰船、建筑材料、玻璃制品等领域。
除了制备方法，超疏水材料的应用也十分广泛。
首先是在纺织材料领域的应用。
超疏水纺织材料可以有效防止污渍的附着，增加材料的自洁能力和使用寿命。
这对于制作户外服装、防水材料具有重要意义，特别是对于户外运动爱好者来说，更是一种福音。
其次，在海洋工程领域，超疏水材料的应用也非常突出。
由于超疏水材料具有出色的防污性能，能够有效减少海洋生物的附着，从而降低摩擦阻力，提高舰船的行进速度。
这对于节省能源、提高海洋工程装备的效率具有重要意义。
此外，超疏水材料还可以应用于医学器械和生物医学领域。
由于其表面的超疏水性，减少了材料表面细菌和病原微生物的附着，从而减少了细菌感染和交叉感染的风险。
这对于医学器械的使用和病房、手术室的卫生管理具有重要意义。
总而言之，超疏水材料的制备与应用是一个多样化的领域，涉及到多个行业和领域。
通过不同的制备方法，可以得到具有超强疏水性能的材料，从而在纺织材料、海洋工程、医学器械等方面实现广泛应用。
未来，随着科技的不断发展与进步，超疏水材料的制备和应用将会进一步拓展，为我们的生活带来更多的便利和改变。
简易快速的表面超疏水涂层制备及其性能夏天;何秀权;章桥新;余金桂;车勇;刘蓉【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2022(51)10【摘要】目的低成本简易快速地制备出耐腐蚀超疏水涂层,并研究表面喷砂对超疏水涂层的影响。
方法利用喷砂和抛光这2种表面处理方式和喷涂工艺在5050铝合金板基体表面构建出具有多级结构的超疏水表面。
通过润湿性、电化学腐蚀、耐磨性、浸泡耐久性和自清洁测试等试验,分别评价制备样品表面的润湿性、耐海水腐蚀、耐磨性、耐长时间浸泡性能和自清洁性能,并通过扫描电子显微镜和能谱仪对表面形貌和元素成分进行分析。
结果制备的样品表面具有优异的超疏水性能。
在30次喷涂次数下,喷砂基底的涂层表面的水滴静态接触角为(153.9±1)°,动态滚动角为(2.99±0.5)°。
电化学腐蚀测试结果表明,喷涂氟硅树脂/SiO_(2)涂层可以有效增强铝合金表面的耐腐蚀性能。
试验中,样品在25次砂纸摩擦后,抛光基底的涂层表面的接触角为(97±1)°,喷砂基底的涂层表面的接触角为(102.4±1)°。
样品在NaCl溶液浸泡10 d后,抛光基底的涂层表面的接触角为(69.4±1)°,喷砂基底的涂层表面的接触角为(113.7±1)°。
结论所制备的喷砂和抛光基体在经过不同次数的喷涂氟硅树脂/SiO_(2)复合涂料后具备超疏水性能,且喷砂基底的涂层表面具有更低的滚动角。
涂层修饰的表面在NaCl溶液中的耐腐蚀性能随着喷涂次数的提升而增强。
在相同的喷涂条件下,喷砂处理基体能提高超疏水表面的耐腐蚀性、耐磨性和耐久性。
【总页数】8页(P328-335)【作者】夏天;何秀权;章桥新;余金桂;车勇;刘蓉【作者单位】武汉理工大学机电工程学院;中南民族大学激光与智能制造研究院【正文语种】中文【中图分类】TB34【相关文献】1.建筑XPS板表面超疏水涂层的电沉积制备及其耐蚀性能研究2.工业化超疏水TiO_(2)涂层的简易制备和性能研究3.碳钢表面超疏水锌涂层的制备及防腐性能4.碳钢表面防腐超疏水TiO_(2)/PDMS涂层的制备及性能5.牙釉质表面气相SiO_(2)/PDMS超疏水涂层制备及其细胞毒性与抗菌性能评价因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超疏水材料的制备与界面性能研究引言近年来，随着科技的进步和社会的发展，超疏水材料逐渐成为一种备受关注的新材料。
其独特的界面性能为许多领域带来了诸多新的应用机会。
本文将讨论超疏水材料的制备方法以及其在界面性能方面的研究进展。
一、超疏水材料的制备方法1. 仿生法超疏水材料的仿生法制备是目前较为常用的方法之一。
通过模仿自然界中的疏水表面，如莲叶和罗汉松等，可以使用一系列的化学合成方法制备出具有类似性能的超疏水材料。
这种方法的优势在于具有较高的可控性和易操作性。
2. 组装法组装法是通过自组装或者模板法将微/纳米颗粒有序排列在基底上，形成颗粒阵列或者多孔结构，从而达到超疏水性能。
该方法可以通过调控粒子尺寸、形状和表面修饰等工艺参数，实现对超疏水材料的性能调优，具有很高的灵活性和可扩展性。
3. 化学改性法化学改性法是通过对材料表面进行物理或化学处理，引入各种功能单元以改变其表面性质，从而获得超疏水性能。
常见的方法包括表面修饰、溶液浸涂、溶剂热处理等。
这些方法通常可以在普通材料上实现超疏水效果，提高材料的界面稳定性和抗污染能力。
二、超疏水材料的界面性能研究1. 液滴接触角超疏水材料的液滴接触角是评价其疏水性能的重要指标之一。
接触角的大小直接反映了液滴在材料表面上的展开情况。
通过对超疏水材料接触角的研究，可以揭示材料表面微观结构与界面相互作用之间的关系，为超疏水材料的设计与制备提供参考。
2. 低表面能超疏水材料通常具有很低的表面能。
这一特性使得其表面能远低于液体的表面张力，使液滴在其表面上呈现出球形。
低表面能能够实现超疏水材料的自洁性和抗沾污性，对于减少材料的摩擦系数和提高材料的稳定性有重要作用。
3. 自清洁性超疏水材料的自清洁性是指其表面具有自洁能力，能够将粒子、灰尘等外来物质随液滴的滚动或者风吹而自动清洁干净。
这一特性极大地提高了材料的耐污染性，减少了清洁的频率和强度，对环境保护和材料的长期使用具有重要意义。
ZnO 超疏水/超亲水可逆转化薄膜研究进展蘧广剑，辛炳炜* ，封从姝，刘赛，石键( 德州学院山东高校配位化学与功能材料重点实验室，山东德州253023)摘要:ZnO 纳米薄膜具有光响应的润湿性可逆转化现象，这种“智能开关”在许多领域具有重要意义，为此近年来ZnO 超疏水薄膜的制备引起了研究者的广泛关注。
一般是在ZnO 表面修饰一层表面张力较低的物质，通过降低表面自由能而获得超疏水表面。
然而常用的修饰物质如氟化物、硅烷等会不同程度地被ZnO 光催化分解。
为此一方面积极寻求光催化稳定的修饰层，另一方面制备具有特殊形貌的ZnO 纳米薄膜以期直接获取ZnO 超疏水薄膜。
由于离子液体的稳定性，利用其作为ZnO 的修饰层制备双响应薄膜，另外用HAc 调控制备“裸”Zn O超疏水薄膜。
对ZnO 润湿性能及其超疏水薄膜的制备研究进展进行了简要综述。
关键词:ZnO 薄膜;润湿性;超疏水表面;光响应可逆转化中图分类号:O614．24 文献标识码:A 文章编号:0258-3283(2014)10-0907-06表面浸润性(又称浸润性，W ett abi li ty)，是固体表面的一个重要特征［1，2］，它对工农业生产和人们的日常生活都有着重要意义。
润湿性通常用液体在固体表面的接触角(C A)来表征，一般来讲，当水与固体的接触角＜90°时为亲水性，＞90° 时为疏水性;其中两种极端情况:＜5°为超亲水，＞150°为超疏水，广泛应用于国防、工农业生产和日常生活等领域。
超疏水表面的制备有两个前提条件:1)表面材料具有低表面自由能;2 ) 具有合适的表面微纳结构。
超疏水性表面可以通过两种方法制备:一种是在低表面能材料的表面构建粗糙结构;另一种是在粗糙表面上修饰低表面能物质。
通过外界条件如光、电、热、pH 等改变疏水亲水状态的表面，叫做智能润湿性表面［3］，这种“智能开关”在微流体技术、无损液体传输、自清洁材料等许多领域具有重要意义，成为当今润湿性领域最重要的发展方向之一，国内外许多课题组已从生物仿生到实际应用等多方面设计合成了多种功能超疏水表面［4］。
超疏水功能界面的制备及应用一、概述超疏水功能界面，也称为超疏水表面或荷叶效应表面，是一种具有特殊润湿性质的材料表面，其接触角大于150，滚动角小于10，显示出极强的水排斥性。
自然界中，如荷叶、水黾足等生物表面就具有这种超疏水特性，使得水滴在其表面难以停留，容易滚动。
近年来，随着纳米技术的飞速发展，人工制备超疏水功能界面的研究取得了显著的进展，其应用领域也日益广泛。
超疏水功能界面的制备通常涉及低表面能物质的修饰和微纳米结构的构建。
低表面能物质如氟硅烷、长链烷烃等可以通过降低表面张力，使水滴在材料表面难以铺展。
而微纳米结构则可以通过捕获空气，形成一层气垫，进一步增强表面的疏水性。
超疏水功能界面在多个领域具有广泛的应用前景。
在防水材料领域，超疏水表面可以有效提高材料的防水性能，延长使用寿命。
在自清洁材料领域，超疏水表面可以轻易去除表面的水滴和污渍，实现自清洁效果。
超疏水功能界面在油水分离、抗腐蚀、抗结冰、生物医学等领域也具有潜在的应用价值。
本文旨在综述超疏水功能界面的制备方法、性能表征以及应用领域，为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
同时，本文还将探讨当前超疏水功能界面研究中存在的问题和挑战，展望未来的发展方向。
1. 阐述超疏水功能界面的概念及特点超疏水功能界面是一种特殊的表面结构，具有极高的水接触角和极小的滚动角，使得水滴在表面上难以润湿和附着。
这种独特的性质赋予了超疏水功能界面许多引人注目的特点和应用潜力。
超疏水功能界面的水接触角通常大于150，有时甚至接近180，这意味着水滴在接触表面时会迅速弹起，形成类似于荷叶上的“水珠”现象。
这种超疏水性来源于表面的微观结构和化学组成，通过调控表面的粗糙度和引入低表面能物质，可以实现从亲水到超疏水的转变。
超疏水功能界面具有自清洁效应。
由于水滴在超疏水表面上难以停留，因此灰尘、泥土等污染物在表面上的附着力也会被大大削弱。
当水滴滚落时，可以轻易地将这些污染物带走，从而实现表面的自清洁。
金属锌表面超疏水薄膜的制备及其摩擦学性能万勇;王中乾;刘义芳【摘要】通过简单两步法在金属锌表面构筑超疏水薄膜,锌片首先经N,N-二甲基甲酰胺(DMF)处理在表面构筑微纳结构薄膜,然后在表面覆盖硬脂酸薄膜以实现超疏水.采用扫描电子显微镜,傅里叶红外光谱仪和接触角测量仪等手段表征了超疏水表面的形成机制和表面形貌,并利用微纳米摩擦磨损试验机研究了超疏水薄膜的减摩耐磨特性.研究结果发现,在锌表面形成了一层纳米棒状结构的超疏水薄膜,水的接触角可达155°.超疏水薄膜具有明显的减摩和耐磨特性,这可归因于DMF处理导致的表面微织构化效应以及脂肪酸自组装薄膜的纳米润滑效应.%The super-hydrophobic films on Zinc (Zn) substrate were fabricated by a simple two-step process. Firstly, nano-structured film was created to roughen Zn surface by solution oxidation process in the presence of N, N,-dimethylformamide (DMF). Resultant roughened Zn surface was then overcoated with stearic acid to achieve superhydrophobicity. Scanning electron microscope, FT-IR microscope and water contact angle measurement were performed to characterize the morphological feature, chemical composition and super-hydrophobicity of the surface. The resulting surfaces with uniform and packed nanorod structure have a water contact angle as high as about 155° and provide effective friction-reducing and wear protection for Zn substrate, due to the combined beneficial effects of nanotexturing of DMF treatment and nanolubrication of self-assembled stearic acid overcoat.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2012(027)004【总页数】5页(P390-394)【关键词】超疏水;锌;摩擦;薄膜【作者】万勇;王中乾;刘义芳【作者单位】青岛理工大学机械工程学院,青岛266033;青岛理工大学机械工程学院,青岛266033;青岛理工大学机械工程学院,青岛266033【正文语种】中文【中图分类】O64超疏水材料具有很低的表面自由能和很好的抗粘附性能, 在自清洁材料、微流体器件、流体减阻等领域表现出良好的应用前景[1-9]. 获得各种材料的超疏水表面是实际应用的前提, 而制备方法的探索则成为目前超疏水材料研究的主要内容. 目前大多数制备方法采用两步法: 首先通过各种物理或化学手段获得微纳分形结构表面, 然后在表面涂覆低表面能化合物以实现超疏水[6-9].金属锌或锌合金具有比重大、熔点低、铸造性能好、可进行表面处理等优点, 在汽车配件、机电配件、机械零件、电器元件等领域得到了广泛应用,然而其耐腐蚀性能及耐磨性能较差. 虽已有报道在金属锌表面构筑的超疏水表面表现出良好的耐腐蚀性能[10], 然而对其减摩和耐磨性能的研究还未见于相关文献, 而这对于超疏水薄膜的实际应用很重要.最近的研究发现, 在金属锌表面构筑的超疏水薄膜表现出明显的减摩和抗磨特性[11]. 但是使用的有机硅烷价格较高, 实验操作困难, 而脂肪酸易于得到, 并可作为低表面能修饰剂构筑超疏水表面[12-15], 另外脂肪酸长久以来一直作为润滑剂而使用[16-18]. 本工作使用硬脂酸在金属锌表面制备超疏水薄膜, 同时研究了制备条件对超疏水薄膜的减摩及抗磨性能的影响.1 实验部分1.1 薄膜的制备把厚度为0.25 mm锌片(分析纯, 纯度99.99%,天津市风船化学试剂科技有限公司)切成10 mm× 10 mm 的锌片, 分别用无水乙醇(分析纯, 纯度99.7%, 烟台三和化学试剂有限公司)和去离子水(实验室自制) 超声清洗15 min, 用氮气吹干后备用. 将清洗后的锌片浸泡在 4vol%的 N, N-二甲基甲酰胺(DMF, 分析纯, 纯度 99.5%, 上海埃彼化学试剂有限公司)溶液中, 65℃下恒温保持 24 h. 取出后用去离子水和无水乙醇洗涤, 氮气吹干.将 DMF处理后的锌片浸泡在硬脂酸(分析纯,天津市瑞金特化学品有限公司) 的乙醇溶液中, 浓度为 0.001 mol/L, 在室温下静置一段时间后取出,用无水乙醇彻底清洗后氮气吹干.1.2 薄膜的表征在室温(约25℃)和相对湿度 40%~50%的条件下, 用接触角测定仪(CAM101, KSV Instruments LTD)测量样品的水接触角, 在每个样品上的不同位置测量 5个点, 取平均值. 薄膜的表面形貌在日本Hitachi S-3500N型扫描电子显微镜上进行. 采用美国Nicolet iN10. Nicolet 6700型红外光谱仪对薄膜的微观结构进行表征.利用微观摩擦磨损试验机(UMT-3, 美国 CETR公司)测定薄膜的摩擦磨损特性, 对偶件为φ4 mm轴承钢球, 在室温下进行, 相对湿度保持在 40%~ 50%. 采用的实验参数为: 载荷为 0.5 N, 往复行程6 mm, 频率2 Hz. 实验过程中摩擦系数由计算机自动记录, 当摩擦系数突然增大时认为薄膜开始破坏,摩擦系数达到 0.8时(即未处理锌基底的摩擦系数)认为薄膜已经磨穿, 用薄膜被磨穿的时间表示薄膜的耐磨寿命, 每个样品测试2次取其平均值.2 实验结果及讨论2.1 表面润湿性图1(a) 给出清洁后未经DMF处理的金属锌片的表面形貌, 可见表面十分光滑, 对去离子水的接触角为66.7°. 由于表面氧化物钝化层的存在, 室温下金属锌在水中的氧化速度十分缓慢, 但在甲酰胺存在下, 金属锌的氧化速度明显加快. 通过调节甲酰胺在水中的浓度可在金属锌表面产生纳米管或纳米棒阵列的结构[19-20]. 图 1给出金属锌片浸泡在含4vol%DMF的水溶液中, 65℃恒温处理 24 h得到ZnO表面的形貌. 可见, 表面由微米棒组成, 棒的长度多在2~3 μm, 棒的平均直径在 300 nm 左右,在纳米棒上还存在一些小的颗粒, 也就是说金属锌经 DMF处理后, 表面上存在着一层多尺度微纳分形结构. 对DMF氧化后的锌片进行接触角测试, 水滴接触表面后立即铺展开来, 表现出超亲水特性.将 DMF处理前后金属锌片分别浸泡在硬脂酸的乙醇溶液中, 表面的水接触角随浸泡时间的变化结果示于图 2中. 可以看出, 对于未处理的金属锌片, 随浸泡时间的增长, 表面的接触角逐渐增大, 3 h后达到98°, 24 h达到112°, 表现出明显的疏水性能,说明在锌表面成功沉积了硬脂酸薄膜. 研究表明,接触角的大小直接反映硬脂酸在表面的堆积密度,一般认为接触角超过100°时, 硬脂酸在表面呈密堆积结构[21]. 图1 未处理锌片(a)和锌片在DMF水溶液中65℃浸液24 h的SEM照片Fig. 1 SEM images of Zn substrate (a) before and (b) after DMF treatment at 65℃ for 24 h图 2 DMF处理前后锌片表面沉积硬脂酸的水接触角随浸泡时间的变化曲线Fig. 2 Water contact angle of stearic acid deposited on both bare and oxidized zinc substrates as a function of the duration of the immersion time atroom temperature图2还给出经DMF处理后的金属锌片浸泡在硬脂酸的乙醇溶液中, 表面的水接触角随浸泡时间的变化结果. 可见, 表面的接触角迅速增大, 3 h后达到120°, 7 h后达到149°, 到24 h后达到155°, 表现出明显的超疏水特性. 实验同时发现在超疏水表面上水滴很难停留, 对水的滚动角小于2°. 大的静态接触角和小的滚动角表明水滴并没有渗入表面沟槽, 而仅停留在纳米棒状结构表面.经 DMF处理后金属锌表面的超疏水薄膜可用Cassie和Baxter理论描述[22]:式中θr和θs分别代表粗糙表面和光滑表面的静态接触角; fs代表基体与水的接触界面所占的面积分数.经过计算fs约为0.11, 因此经DMF处理后得到多尺度微纳分形结构中截留了空气, 从而使表面对水的接触角增大.2.2 IR表征采用傅里叶变换红外光谱仪表征金属锌表面脂肪酸的成键特性. 图3分别给出了清洁的金属锌表面及 DMF处理后金属锌表面在硬脂酸溶液中浸泡24 h后薄膜红外光谱图. 已有的研究发现在金属表面脂肪酸可形成有序薄膜, 烷链呈全反式结构, 即烷基链都以同一角度向表面倾斜, 从而导致波数为2918 cm−1的特征吸收峰[23-25]. 而在图3中出现2920 cm−1的吸收峰, 这说明硬脂酸在金属锌表面形成了一层有序薄膜. 而对于低频区, 对比标准的硬脂酸谱图不难看出, 在1700 cm−1处的吸收峰不再存在, C=O和C−O键的振动峰位也发生了明显变化, 分别偏移到1680和1520 cm−1处, 这说明在金属锌表面形成的硬脂酸薄膜结构里的羧基已经发生变化, 薄膜中硬脂酸不再呈COOH结构, 而是以双配位结构与锌表面发生作用[23-25].图3 未处理和DMF处理后Zn基底在硬脂酸溶液中浸泡24 h后薄膜的红外光图谱Fig. 3 IR spectra of Zn with and without DMF treatment dipped intostearic acid solution for 24 h应该指出的是, 与经 DMF处理后锌表面的硬脂酸薄膜相比, 未处理锌表面的硬脂酸薄膜具有相似的红外光谱, 但是强度很低. 这表明经过DMF处理在锌表面上生成的氧化锌薄膜促进了硬脂酸分子中羧基与表面的反应, 从而有助于形成结构更为致密的薄膜.2.3 摩擦学性能图4给出经DMF氧化处理前后金属锌的摩擦系数随滑动时间的变化曲线, 可以看出, 滑动一开始, 未经处理的金属锌表面的摩擦系数就达到 0.8,而DMF处理并不能很好地保护表面.图4 未处理及DMF处理后金属锌的摩擦特性曲线Fig. 4 Friction coefficient of Zn with and without DMF treatment图5是未处理锌片在0.001 mol/L硬脂酸−乙醇溶液中浸泡不同时间的摩擦系数随滑动时间的变化曲线. 其起始摩擦系数均小于0.1, 这说明在锌片表面组装的硬脂酸单分子膜可在一定程度上保护表面,但随滑动摩擦的进行摩擦系数突然增大, 达到0.6~0.8, 说明薄膜被破坏. 薄膜保持低摩擦系数的时间随着锌片在硬脂酸的乙醇溶液中浸泡时间的延长而逐渐增大, 浸泡24 h后薄膜保持低摩擦系数的时间可达到60 s左右. 锌表面组装单分子膜的摩擦学性能与薄膜的接触角的实验结果相一致. 图5 未处理锌表面硬脂酸薄膜的摩擦特性曲线Fig. 5 Friction coefficient of stearic acid films on untreated Zn substrate图6给出经DMF处理后金属锌片在硬脂酸的乙醇溶液中浸泡不同时间后的摩擦系数随滑动时间的变化曲线. 对于浸泡3 h的样品, 薄膜摩擦系数逐渐增大, 这说明薄膜被逐渐破坏, 滑动5 min时, 摩擦系数达到0.6. 对于浸泡6和9 h的薄膜, 表面保持低摩擦系数的时间为5 min左右, 对于浸泡15和18 h的薄膜, 时间可分别延长到30和50 min, 对于浸泡24 h的薄膜, 表面可保持低摩擦系数的时间超过 1 h,此时停止实验, 发现薄膜并未被破坏. 与图5的实验结果相比较可以看出, 金属锌片经DMF处理并在表面覆盖硬脂酸后得到的超疏水薄膜具有优异的摩擦学性能, 其结果远远优于前文报道的金属锌片经 DMF处理并在表面覆盖有机硅烷得到的超疏水薄膜的性能[11].图6 DMF处理后Zn表面的硬脂酸薄膜的摩擦特性曲线Fig. 6 Friction coefficient of stearic acid films on Zn substrate treated by DMF材料表面的摩擦力与表面的组成、结构及润湿性有密切的关系. 根据Bowden和Tabor摩擦学基本定律[26]: r F=τ×A, 其中F为摩擦力, τr为剪切强度, Ar为真实接触面积.显然摩擦力与真实接触面积成正比. 而真实接触面积不仅依赖于正压力, 而且更重要是由界面能决定[27]. 一般认为, 材料静态接触角的余弦值可作为衡量表面能大小的一个度量[28], 接触角越大说明表面能越低[29-30], 所以超疏水表面具有极低的表面能和相应更小的真实接触面积. 此外, DMF处理使得金属锌表面变得粗糙, 进一步减小了真实接触面积. 因此超疏水金属锌表面表现出优异的摩擦学特性.3 结论经DMF处理后在锌片表面构筑了微细的“棒”状氧化锌结构, 表现出明显的亲水特性. 采用溶液浸渍法在 DMF处理后的锌片上构筑硬脂酸薄膜.随着浸泡时间的延长, 薄膜与水的接触角迅速增大,浸泡 24 h后接触角达到155°, 表现出超疏水特性.实验发现超疏水薄膜表现出优异的减摩和耐磨特性.以上研究表明, 可以在金属锌表面构筑同时具有超疏水性和低摩擦系数的薄膜, 这将为扩大超疏水表面作为金属防护性涂层的实际使用提供重要的参考依据.参考文献:【相关文献】[1] Liu M, Jiang L. 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