專利名稱：超級浮力疏水金屬網(wǎng)船及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域；具體涉及超級浮力疏水金屬網(wǎng)船及其制備方法。
背景技術(shù)：
一般來說，超疏水性表面可以通過兩種方法來制備一種是在疏水材料表面構(gòu)建 粗糙結(jié)構(gòu)；另一種是在粗糙表面上修飾低表面能的物質(zhì)。通過這兩種方法已經(jīng)制備出了非 常多的超疏水材料材料。但是，這里的粗糙度通常指微米或納米級的粗糙度，通過在具有宏 觀粗糙度的材料表面構(gòu)造超疏水表面還不多見。關(guān)于金屬網(wǎng)船及其制備方法還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供了一種超級浮力疏水金屬網(wǎng)船及其制備方法。本發(fā)明中超級浮力疏水金屬網(wǎng)船是由外層包裹厚度為20nm 50nm的聚全氟烷基 硅氧烷層的金屬網(wǎng)制成，形狀為船形，金屬網(wǎng)的孔徑在40目以上。本發(fā)明中超級浮力疏水金屬網(wǎng)船的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的一、對孔徑在 40目以上的金屬網(wǎng)進(jìn)行脫脂處理，然后室溫下晾干，再經(jīng)堿洗、水洗后烘干；二、室溫下，按 重量百分比將0. 1 % 8 %全氟烷基硅氧烷、1 % 10 %的水、1 % 10 %的冰醋酸和余量的 乙醇混合，然后超聲處理30min 120min，得到全氟烷基硅氧烷溶液；三、將金屬網(wǎng)浸入步 驟二得到的全氟烷基硅氧烷溶液中IOs 60s，取出后自然晾干或吹干；四、重復(fù)步驟三的 操作2 8次；五、將經(jīng)步驟四處理后的金屬網(wǎng)在110°C條件下烘干3 12h，在金屬網(wǎng)表 面得到厚度為20nm 50nm的聚全氟烷基硅氧烷層；六、將經(jīng)步驟五處理的金屬網(wǎng)加工成船 形；即得到超級浮力疏水金屬網(wǎng)船。本發(fā)明采用化學(xué)處理的方法，在具有宏觀粗糙度的金屬網(wǎng)表面實(shí)現(xiàn)疏水，并在水 中具有超浮力性能(所指超浮力性能是指在金屬網(wǎng)船本身通過排水所獲浮力外還具有的 額外浮力)。本發(fā)明可用于制造水上交通工具，如水上機(jī)器人、微型環(huán)境監(jiān)測器、船舶等。由 于疏水結(jié)構(gòu)能大幅度降低材料在水中甚至空氣中的運(yùn)動(dòng)阻力，針對本發(fā)明所述材料的研究 對設(shè)計(jì)高速水上、水下和空中交通工具也將具有重要參考價(jià)值。


圖1是60目不銹鋼纖維網(wǎng)制備網(wǎng)船與水的二維接觸角圖；圖2是60目不銹鋼纖 維網(wǎng)制備網(wǎng)船與水的三維接觸角圖；圖3是不同孔徑的不銹鋼纖維網(wǎng)與水的接觸角圖；圖4 是不同孔徑的不銹鋼纖維網(wǎng)制備網(wǎng)船載重質(zhì)量及額外載重質(zhì)量圖，圖中JZI□表示載重質(zhì)量mzu復(fù)示額外載重質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中超級浮力疏水金屬網(wǎng)船是由外層包裹厚度為20nm 50nm的聚全氟烷基硅氧烷層的金屬網(wǎng)制成，形狀為船形，金屬網(wǎng)的孔徑在40目以上。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是所述步驟一所述金屬 網(wǎng)為不銹鋼纖維網(wǎng)、銅纖維網(wǎng)、鐵纖維網(wǎng)、鈦纖維網(wǎng)或鋁金屬纖維網(wǎng)。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式中超級浮力疏水金屬網(wǎng)船的制備方法是按下述步驟 進(jìn)行的一、對孔徑在40目以上的金屬網(wǎng)進(jìn)行脫脂處理，然后室溫下晾干，再經(jīng)堿洗、水洗 后烘干；二、室溫下，按重量百分比將0. 1 % 8%全氟烷基硅氧烷、 10%的水、 10%的冰醋酸和余量的乙醇混合，然后超聲處理30min 120min，得到全氟烷基硅氧烷溶 液；三、將金屬網(wǎng)浸入步驟二得到的全氟烷基硅氧烷溶液中IOs 60s，取出后自然晾干或 吹干；四、重復(fù)步驟三的操作2 8次；五、將經(jīng)步驟四處理后的金屬網(wǎng)在110°C條件下烘干 3 12h，在金屬網(wǎng)表面得到厚度為20nm 50nm的聚全氟烷基硅氧烷層；六、將經(jīng)步驟五處 理的金屬網(wǎng)加工成船形；即得到超級浮力疏水金屬網(wǎng)船。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三不同的是步驟一所述金屬網(wǎng)為 不銹鋼纖維網(wǎng)、銅纖維網(wǎng)、鐵纖維網(wǎng)、鈦纖維網(wǎng)或鋁金屬纖維網(wǎng)。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí) 施方式三相同。本實(shí)施方式中編制金屬網(wǎng)用金屬絲的直徑小于1mm。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三或四不同的是步驟一中采用有 機(jī)溶劑脫脂，其中有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯或二甲苯。其它步驟和參數(shù)與具體 實(shí)施方式三或四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三至五之一不同的是步驟二所述 的全氟烷基硅氧烷的化學(xué)通式為CF3(CF2)nSi (0CmH2m+1) 3, η = 2 200，m = 1 200。其它 步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
三至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六不同的是n = 2 20。其它步驟 和參數(shù)與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六不同的是n = 6 10。其它步驟 和參數(shù)與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六至八之一不同的是:m = 1 3。 其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
六至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六至八之一不同的是m = 2。其它 步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
六至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三至十之一不同的是步驟二中 用鹽酸或硫酸替換冰醋酸。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
三至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式采用孔徑分別為40、60、80、120目不銹鋼纖維網(wǎng) (不銹鋼纖維直徑為0. 6mm, 120目不銹鋼纖維直徑為0. 4mm)加工超級浮力疏水金屬網(wǎng)船， 具體方法如下一、對不銹鋼纖維網(wǎng)進(jìn)行脫脂處理，然后室溫下晾干，再經(jīng)堿洗(l.Omol/ L的NaOH浸泡)、水洗后烘干；二、室溫下，按重量百分比將2%全氟烷基硅氧烷(直鏈 CF3 (CF2) 6Si (OC2H5) 3)>10%的水、10 %的冰醋酸和余量的乙醇混合，然后超聲處理60min，得 到全氟烷基硅氧烷溶液；三、將金屬網(wǎng)浸入步驟二得到的全氟烷基硅氧烷溶液中30s，取出后吹干；四、重復(fù)步驟三的操作6次；五、將經(jīng)步驟四處理后的金屬網(wǎng)在110°C條件下烘干 10h，在金屬網(wǎng)表面得到厚度為25nm的聚全氟烷基硅氧烷層；六、將經(jīng)步驟五處理的金屬網(wǎng) 加工成船形；即得到超級浮力疏水金屬網(wǎng)船。采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果船形為方形長40mmX寬35mmX高10mm，進(jìn)行接觸角(水是滴在金屬網(wǎng)船上的) 和浮力性能試驗(yàn)，結(jié)果如1-4所示。由圖1和2是60#(60目)金屬網(wǎng)表面與水接觸角的二維及三維照片。圖3為具 有不同孔徑的金屬網(wǎng)的浸潤性測試結(jié)果，結(jié)果表明，具有不同孔徑的金屬網(wǎng)表面均具有疏 水性。圖4為80目金屬網(wǎng)船的載重能力測試，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，金屬網(wǎng)船不但能輕易的漂 浮在水面，并且具有非常大的載重能力。圖5中顯示的是具有不同孔徑的金屬網(wǎng)船的載重 量。從圖中可以看出，金屬網(wǎng)船不但具有非常大的載重能力，并且由于其表面的疏水性，還 能提供額外浮力(船體積排水所得浮力外的浮力)。
權(quán)利要求
1.超級浮力疏水金屬網(wǎng)船，其特征在于超級浮力疏水金屬網(wǎng)船是由外層包裹厚度為 20nm 50nm的聚全氟烷基硅氧烷層的金屬網(wǎng)制成，形狀為船形，金屬網(wǎng)的孔徑在40目以 上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級浮力疏水金屬網(wǎng)船，其特征在于所述步驟一所述金屬網(wǎng) 為不銹鋼纖維網(wǎng)、銅纖維網(wǎng)、鐵纖維網(wǎng)、鈦纖維網(wǎng)或鋁金屬纖維網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述的超級浮力疏水金屬網(wǎng)船的制備方法，其特征在于金屬網(wǎng)船的 制備方法是按下述步驟進(jìn)行的一、對孔徑在40目以上的金屬網(wǎng)進(jìn)行脫脂處理，然后室溫 下晾干，再經(jīng)堿洗、水洗后烘干；二、室溫下，按重量百分比將0. 8%全氟烷基硅氧烷、 10%的水、 10%的冰醋酸和余量的乙醇混合，然后超聲處理30min 120min， 得到全氟烷基硅氧烷溶液；三、將金屬網(wǎng)浸入步驟二得到的全氟烷基硅氧烷溶液中IOs 60s，取出后自然晾干或用吹干；四、重復(fù)步驟三的操作2 8次；五、將經(jīng)步驟四處理后的 金屬網(wǎng)在110°C條件下烘干3 12h，在金屬網(wǎng)表面得到厚度為20nm 50nm的聚全氟烷基 硅氧烷層；六、將經(jīng)步驟五處理的金屬網(wǎng)加工成船形；即得到超級浮力疏水金屬網(wǎng)船。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超級浮力疏水金屬網(wǎng)船的制備方法，其特征在于步驟一所述 金屬網(wǎng)為不銹鋼纖維網(wǎng)、銅纖維網(wǎng)、鐵纖維網(wǎng)、鈦纖維網(wǎng)或鋁金屬纖維網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的超級浮力疏水金屬網(wǎng)船的制備方法，其特征在于步驟一 中采用有機(jī)溶劑脫脂，其中有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯或二甲苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超級浮力疏水金屬網(wǎng)船的制備方法，其特征在于步驟二所述 的全氟烷基硅氧烷的化學(xué)通式為CF3(CF2)nSi (0CmH2m+1) 3, η = 2 200，m = 1 200。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超級浮力疏水金屬網(wǎng)船的制備方法，其特征在于η= 6 10。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超級浮力疏水金屬網(wǎng)船的制備方法，其特征在于m= 2。
9.根據(jù)權(quán)利要求3、4或6所述的超級浮力疏水金屬網(wǎng)船的制備方法，其特征在于步驟 二中用鹽酸或硫酸替換冰醋酸。
全文摘要
超級浮力疏水金屬網(wǎng)船及其制備方法，它屬于功能材料領(lǐng)域。本發(fā)明目的是提供了一種超級浮力疏水金屬網(wǎng)船及其制備方法。本發(fā)明中超級浮力超疏水金屬網(wǎng)船是由外層包裹厚度為20nm～50nm的聚全氟烷基硅氧烷層的金屬網(wǎng)制成，形狀為船形，金屬網(wǎng)的孔徑在40目以上。本發(fā)明方法如下一、金屬網(wǎng)脫脂，晾干，再經(jīng)堿洗、水洗后烘干；二、室溫下，將全氟烷基硅氧烷、水、冰醋酸和乙醇混合，超聲處理，得到全氟烷基硅氧烷溶液；三、將金屬網(wǎng)浸入全氟烷基硅氧烷溶液中，干燥；四、重復(fù)步驟三的操作；五、烘干；六、加工成船形；即得到超級浮力疏水金屬網(wǎng)船。本發(fā)明可用于制造水上交通工具，如水上機(jī)器人、微型環(huán)境監(jiān)測器、船舶等。
文檔編號C23C22/82GK102051609SQ201010555250
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者任慧, 姜再興, 程浩, 黃玉東 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)