化学沉积法制备超疏水表面的研究进展

代学玉，汪永丽，高兰玲

(兰州石化职业技术学院 石油化学工程学院，甘肃 兰州 730060)

化学沉积法制备超疏水表面的研究进展

代学玉，汪永丽，高兰玲

(兰州石化职业技术学院 石油化学工程学院，甘肃 兰州 730060)

近年来，超疏水表面因在生活、工农业生产和基础研究领域具有广泛而重要的用途而引起了研究者的广泛兴趣，本文将对化学沉积法制备超疏水表面的研究进展作一介绍。

超疏水 ；化学沉积法； 微纳米结构

与水的接触角大于150°的表面称为超疏水表面，超疏水是固体表面的一种特殊现象，主要与表面的粗糙度和化学组成有关系。目前，制备超疏水表面的方法有很多，而人工制备的关键在于构建合适的表面几何结构，即表面粗糙度。本文将介绍用化学沉积法制备超疏水表面的研究进展。

化学沉积法由于可以直接、有效地构建合适的表面粗糙度，因此，被广泛的应用于制备超疏水表面。用化学沉积法制备超疏水表面时，通常伴随有化学反应，制备过程中，产物通过自聚集沉积在基底上。根据沉积方法的不同，化学沉积法又可以分为：电化学沉积法、化学气相沉积法和化学浴沉积法。

1 电化学沉积法

Yu[1]采用电化学沉积法，先在镀金的玻璃或石英上制得一层具有枝状结构的硫醇单分子膜，然后在该膜的表面再沉积一层具有一定粗糙度的金膜，最后利用混合硫醇，如HS(CH2)9CH3和HS(CH2)10COOH，对该表面进行修饰，制得的超疏水-超亲水表面对pH值具有响应性：对于pH值小于或等于7，即酸性或中性的水溶液，该表面具有超疏水性，与水的接触角约为154°；而对于pH值大于13，即碱性水溶液，该表面呈超亲水性，与水的接触角为0°。Jiang[2]通过上述同样的方法，先在镀金基体，如玻璃或石英上，沉积一层具有一定粗糙度的金膜，然后用十二烷基硫醇对该表面进行修饰，制得的表面与水的接触角约为155°，具有超疏水性，而滚动角小于2°。Wang[3]利用电化学沉积法，先在导电玻璃上制得一层具有微纳米粗糙结构的Cu膜，然后用碳链长度大于或等于8的长链烷酸对该表面进行修饰，得到与水的接触角约为153°的超疏水表面；如果改用碳链长度小于或等于3的链状烷酸，对该表面进行修饰，则得到超亲水表面，与水的接触角小于5°。Shirtclieff[4]通过电化学沉积法，首先在铜片上制备了一层薄膜，该薄膜由微米级的Cu颗粒组成，然后将该薄膜经氟化处理后，得到接触角约为160°的超疏水表面。Li[5]通过电化学沉积法，在导电玻璃上制得具有一定粗糙度的ZnO薄膜，该表面与水的接触角为128.3°，呈疏水性；而用低表面能物质氟硅烷对该粗糙表面进行修饰后，与水的接触角为152.0°，呈超疏水性。

2 化学气相沉积法

Li[6-7]通过化学气相沉积法，在石英基底上制备了具有蜂窝状、柱状、岛状等各种图案结构的阵列碳纳米管薄膜；研究表明，这些膜表面均具有超疏水性，与水的接触角都大于160°，滚动角小于5°；而产生这种高接触角、低滚动角的原因，与表面纳微米结构的阶层排列有关。Liu[8]通过化学气相沉积法，在蓝宝石上制备了具有微纳米粗糙结构的ZnO薄膜，该超疏水-超亲水表面对紫外光具有响应性：用紫外光对表面进行照射后，表面呈超亲水性，其接触角小于5°；而将该表面避光放置一段时间或经过加热处理后，表面又恢复原来的超疏水性，其接触角约为164°。Lau[9]利用等离子体增强化学气相沉积法，首先在硅片上制备了具有柱状结构的阵列碳纳米管膜，然后在该表面上用化学气相沉积法覆盖一层聚四氟乙烯，制得的超疏水膜的接触角达到了170°。Wu[10-11]利用微波等离子体增强化学气相沉积法，用四甲基硅烷和氟硅烷的混合物作为前驱体，在玻璃上制备的超疏水膜的接触角为160°；如果改用三甲基甲氧基硅烷作为前驱体，则在玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯塑料上制备的超疏水薄膜的接触角超过150°。Song[12]通过化学气相沉积法，先在硅片上通过沉积氨丙基三甲氧基硅烷，制得氨基功能化的表面；然后用不同链长的脂肪酸对该表面进行修饰，以达到调节该表面润湿性的目的。如果在该表面上构建合适的表面粗糙度，则可以制得超疏水表面，与水的接触角为153°。

3 化学浴沉积法

Wu[13]通过化学浴沉积法，先在玻璃上制得以400～600 nm直径均匀分布的ZnO纳米棒，再用长链烷酸对该表面进行修饰，得到与水的接触角大于150°的超疏水表面。Hosono[14]用化学浴沉积法，制备了与水的接触角高达178°的超疏水薄膜，该薄膜具有纳米针状的结构。

用化学沉积法制备超疏水表面，虽然已经取得了很多的研究成果，然而，目前仍有一些重要的问题需要解决，如：制备过程的简单化、易于实现工业化生产、制备的表面具有良好的稳定性等，这些仍是当前研究的重点。

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ProgressinPreparationoftheSuperhydrophobicSurfacebyChemicalDeposition

DaiXueyu，WangYongli，GaoLanling

(Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology，Lanzhou 730060，China)

In recent years, the superhydrophobic surface has attracted significant interest for their potential and practical applications in everyday life, industrial and agricultural production and fundamental research. In this paper, we will introduce some progress in preparation of the superhydrophobic surface by chemical deposition method.

superhydrophobicity; chemical deposition; micro/naonbinary structures

2017-07-12

甘肃省高校基本科研业务费专项资金资助项目(甘财教[2012]129号)，兰州市研政产合作项目(兰财建[2012]151号(2012-2-98))，甘科技支撑计划(144GKCA035)

通信联系人：代学玉(1984—)，女，甘肃永登人，讲师，研究方向：表面功能材料。

O647

A

1008-021X(2017)18-0057-02

(本文文献格式代学玉，汪永丽，高兰玲.化学沉积法制备超疏水表面的研究进展[J].山东化工，2017，46(18)：57-58.)