一种在材料表面制备疏水薄膜的方法

摘要

本发明属于材料表面改性技术领域，涉及对材料表面疏水薄膜制备方法的改进。其特征在于，利用高能离子束对基体材料进行轰击以产生无规则的微纳突起结构，并利用离子注入技术形成过渡层，最后进行化学气相沉积或反应磁控溅射形成疏水薄膜，制备的步骤如下：清洗基体材料表面；通过高能离子束轰击使基体材料表面产生微纳突起结构；离子注入形成过渡层；化学气相沉积或反应磁控溅射形成疏水薄膜。本发明的薄膜表面具有仿生状形貌和超疏水性能，形成的微纳结构更容易清洁，根部不易发生断裂，且其上生长的疏水薄膜具有结合力高、不易脱落及使用寿命长等优点。

主权项

一种在材料表面上制备疏水薄膜的方法，其特征在于，利用高能离子束对基体材料进行轰击以产生无规则的微纳突起结构，并利用离子注入技术形成过渡层，最后进行化学气相沉积或反应磁控溅射形成疏水薄膜，制备的步骤如下：1.1、清洗基体材料表面：1.1.1、对基体材料进行超声波清洗：将基体材料放入装有去离子水的容器中，进行超声清洗，清洗时间为20～40分钟，然后取出吹干；1.1.2、对基体材料表面进行丙酮清洗：用干净的纱布沾丙酮对零件表面擦拭三次，然后吹干；1.1.3、使用离子注入及沉积设备的ECR气体离子源对零件表面进行离子溅射清洗：将基体材料放入真空室的载物台上，抽真空，当气压低于4×10‑3Pa时，向真空室通入氩气，使气压保持在5×10‑2Pa～8×10‑2Pa，开启气体离子源，对基体施加500V以上的负偏压进行清洗，直到基体表面没有打火现象为止；1.2、通过高能离子束轰击使基体材料表面产生微纳突起结构：调节氩气流量使真空室的气压为0.06Pa～0.08Pa，打开高压电源，调节高压电源频率为500Hz～800Hz，脉冲宽度为2μs～10μs，电压幅度为‑40kV～‑60kV，轰击时间为40min～60min；1.3、离子注入形成过渡层：关闭高压电源，调节氩气流量使真空室的气压为0.06Pa～0.08Pa，调节溅射靶与载物台之间的距离为100mm～130mm，调节溅射靶电流为1A～2A，开启高压电源，调节高压电源频率为500Hz～800Hz，脉冲宽度为2μs～5μs，电压幅度为‑15kV～‑30kV，进行过渡层制备，注入时间控制为20min～65min；沉积氟碳疏水薄膜时，采用C溅射靶；沉积金属氧化物薄膜时，采用Ti溅射靶；1.4、疏水薄膜沉积：按照下述方法之一沉积疏水薄膜：1.4.1、氟碳疏水薄膜：关闭高压电源，关闭氩气，通入含氟气体，调节气体流量使真空室的气压为0.06Pa～0.1Pa，开启低压脉冲偏压电源，调节电源频率为40kHz～60kHz，占空比为25％～50％，偏压为‑100V～‑200V，进行氟碳疏水薄膜沉积，沉积时间为50min～80min；1.4.2、金属氧化物薄膜，为下述物质之一：TiO2、Al2O3：关闭高压电源，调节氩气流量使真空室的气压为0.06Pa～0.08Pa，然后通入氧气使真空室的气压为0.08Pa～0.12Pa，调节溅射靶电流为1A～2A，开启低压偏压脉冲电源，调节电源频率为40kHz～60kHz，占空比为25％～50％，偏压为‑100V～‑200V，进行金属氧化物疏水薄膜沉积，沉积时间为50min～80min。