Zn片经水热反应和氟硅烷修饰构建超疏水ZnO表面

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Zn 片经水热反应和氟硅烷修饰构建超疏水 ZnO 表面
周思斯 管自生
*
李 强 陆春华 许仲梓
(南京工业大学材料科学与工程学院, 南京 210009)
摘要： 以乙二胺为溶剂, Zn 片在 120、140 及 160 ℃经水热反应生长出具有蛋糕形、荷叶乳突状、棒状和仙人球

状等微结构的 ZnO 表面. 扫描电镜研究表明, 反应时间越长越有利于形成完整的微纳米结构, 反应温度较高生
成的微纳米结构更规整. 140 ℃反应 4 h 和 160 ℃反应 5 h 的 ZnO 表面经过氟硅烷修饰后表现出良好的超疏水
性, 与水滴的接触角分别达到 154.6°和 157.3°, 滚动角分别为 5°和 3°. 该方法因其操作简便、成本低廉, 在锌表面
制备特殊微结构和构建超疏水表面具有潜在的应用.
关键词： 水热反应; 超疏水; 氧化锌; Zn 片; 氟硅烷修饰
中图分类号： O647; TG17
Fabrication of Superhydrophobic ZnO Surfaces via Zn Foil
Hydrothermal Reactions and Fluoroalkylsilane Modified Process
ZHOU Si-Si
GUAN Zi-Sheng
*

LI Qiang LU Chun-Hua XU Zhong-Zi
(College of Materials Science and Technology, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, P. R. China)
Abstract： Cake-like, lotus leaf-like, trunk-like, and cactus-like ZnO surfaces grown directly on zinc substrates were

fabricated by Zn foil hydrothermal reactions in an ethylenediamine solution at 120, 140, and 160 ℃. Scanning electron

microscopy indicated that the micro-/submicro complex structures were more regular at longer reaction time and higher

reaction temperature. The hydrophobicity of typical structured ZnO surfaces modified with a layer of fluoroalkylsilane
were measured. Results showed that the structured surfaces prepared at 140 ℃ for 4 h as well as at 160 ℃ for 5 h
exhibited superhydrophobicity with water contact angles of 154.6° and 157.3° as well as sliding angles of about 5° and 3°,
respectively. This method may be used to fabricate various microstructured ZnO surfaces showing superhydrophobicity
at a low cost.
Key Words： Hydrothermal reaction; Superhydrophobicity; Zinc oxide; Zn foil; Fluoroalkylsilane
modification
超疏水材料是一类 表面与水的接触角超过
150°、滚动角小于 10°的材料, 水滴在其表面容易滚
动并且能够将材料表面的灰尘等微小物体带走而
具有自清洁效应, 在防雾、防雪、微流体等领域有广
泛的应用前景
[1-3]
. 一般来说, 制备超疏水材料有两
类方法
[4,5]
: 一是在疏水材料(接触角大于 90°)表面构
造微纳米结构
[6-10]
; 二是在具有分层结构的微纳米表
面修饰低表面能物质
[11,12]
. 在具有微纳米梯度结构的
表面修饰低表面能物质的方法, 是较早用于超疏水
材料制备的重要方法之一. 研究结果表明, 构建微
米、纳米尺度复合的梯度结构有助于产生较大的接
触角和较小的滚动角. 根据这个原理, 通常情况下
Received: January 20, 2009; Revised: May 5, 2009; Published on Web: June 1, 2009.
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Corresponding author. Email: zishengguan@http://wendang.chazidian.com; Tel: +86-25-83587220.
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (20573055) and Natural Science Foundation of Jiangsu Province for
Colleges and Universities, China (04JB430039).
国家自然科学基金(20573055)和江苏省高校自然科学基金(04JB430039)资助项目
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