一種控制液體運輸方向的復合銅網及其制備方法

文檔序號:8938192
一種控制液體運輸方向的復合銅網及其制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于功能材料技術領域,具體涉及一種可實現水中的油單向導通的復合銅網及其制備方法。
【背景技術】
[0002]固體表面浸潤性主要由兩個方面的因素來決定:一是表面化學組成,二是表面微觀結構。隨著科研工作者們對各種特殊浸潤性表面的深入研究,特殊浸潤性材料的制備方法不斷涌現。構建親油/疏水或疏水/親油表面可以通過以下方法實現:先在固體表面構建微納級的粗糙結構,再利用不同表面能的材料來修飾表面結構,通過這種方法,可使水滴或油滴與固體表面接觸時滿足Cassie模型而形成超疏水(親油)或水下超疏油(親水)表面。
[0003]水可以在親水性的表面鋪展開來卻無法浸潤疏水表面,同樣的油性液體可以在親油表面鋪展而不能浸潤疏油表面,利用這種固體表面浸潤性可以實現對于液體運輸方向的控制。例如,親水疏油的特殊浸潤性網膜可以使油水混合物中水透過而油不能透過,從而實現油水分離;而利用一面疏水一面親水的網膜材料也可以實現空氣中的水的單向導通(Soft Matter, 2012,8,5996 ;Adv.Funct.Mater.2014,24 (38),6023)。但上述基于浸潤性實現液體運輸控制的材料存在制備過程復雜,而且不能很好的實現水中的油的運輸方向的控制,通過浸潤性控制水中油性液體的運輸方向仍然是一個亟待解決的問題。

【發明內容】

[0004]針對液體運輸方向控制技術的不足,本發明提供一種控制液體運輸方向的復合銅網及其制備方法,用于實現水下的油的單向滲透。所述的控制液體運輸方向的復合銅網是一面親油一面疏油的銅網,通過化學反應將銅網先用氨堿溶液進行蝕刻,使得銅網表面覆蓋一層氫氧化銅納米線,獲得具有疏油親水性質的疏油銅網;再用硫醇對疏油銅網進行改性使其表面能降低,制得具有親油疏水性質的親油銅網;最后將上述疏油銅網和親油銅網用防水膠緊密粘合即制得所述的控制液體運輸方向的復合銅網。
[0005]所述的一種控制液體運輸方向的復合銅網的制備方法,具體包括以下步驟:
[0006]步驟一,銅網預處理;
[0007]將銅網A和銅網B均浸入IM鹽酸溶液中,超聲清洗lOmin,再用去離子水洗凈,晾干,備用。所述的銅網A和銅網B優選為磷銅網。所述銅網A的孔徑為0.045?0.25_,所述銅網B的孔徑為0.045?0.25mm。優選的,所述銅網B的孔徑為0.045,銅網B的孔徑小于銅網A的孔徑。
[0008]步驟二,制備水下疏油銅網;
[0009]將氫氧化鈉溶液與過硫酸銨溶液混合,并用玻璃棒攪拌均勻得到混合溶液,將預處理的銅網A和銅網B浸入混合溶液中反應5min后取出,用去離子水洗凈,晾干,得到水下疏油銅網A和水下疏油銅網B,備用。
[0010]所述的氫氧化鈉溶液的濃度為4.5?5.5M,所述的過硫酸錢溶液的濃度為
0.0125?0.0175M ;所述的氫氧化鈉溶液與過硫酸銨溶液的體積比為1:0.8?1: 1.2。
[0011]步驟三,制備水下親油銅網;
[0012]將步驟二制備的水下疏油銅網B用乙醇潤洗后,浸入到正十二烷基硫醇-乙醇溶液中進行表面修飾,再用乙醇清洗,晾干,得到水下親油銅網,備用。
[0013]所述的正十二烷基硫醇-乙醇溶液的濃度為0.9?1.1mM ;所述的表面修飾的時間是20?28ho
[0014]步驟四,制備控制液體運輸方向的復合銅網;
[0015]將步驟二制備的水下疏油銅網A用水浸潤,步驟三制備的水下親油銅網用1,2-二氯乙烷浸潤,然后將兩種銅網用AB膠緊密粘合,制得控制液體運輸方向的復合銅網。
[0016]本發明的優點在于:
[0017]1、制備方法簡單,原料易得,成本低。
[0018]2、本發明制備的控制液體運輸方向的復合銅網,可用于微流體、油水分離,應用范圍廣泛。
[0019]3、本發明將水下親油銅網和水下疏油銅網結合制得復合銅網,其中的水下疏油銅網不能被油潤濕,具有自清潔性質,可持續進行液體輸運方向控制。
[0020]4、本發明制備的控制液體運輸方向的復合銅網無污染,可循環使用。
【附圖說明】
[0021 ] 圖1:本發明中控制液體運輸方向的復合銅網制備流程圖;
[0022]圖2:制得的控制液體運輸方向的復合銅網的實物圖;
[0023]圖3A-3H:分別為水下油滴在控制液體運輸方向的復合銅網的水下疏油銅網一側單向導通的測試視頻截圖;
[0024]圖4A-4H:分別為水下油滴在控制液體運輸方向的復合銅網的水下親油銅網一側鋪展的視頻截圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0026]本發明提出一種控制液體運輸方向的復合銅網的制備方法,所述制備方法的流程圖如圖1所示,具體包括以下幾個步驟:
[0027]步驟一,銅網預處理;
[0028]將銅網A和銅網B均浸入IM鹽酸溶液中,超聲清洗lOmin,再用去離子水洗凈,晾干,備用。所述的銅網A和銅網B優選為磷銅網。所述銅網A的孔徑為0.045?0.25_,所述銅網B的孔徑為0.045?0.25mm。優選的,所述銅網B的孔徑為0.045,銅網B的孔徑小于銅網A的孔徑。
[0029]步驟二,制備水下疏油銅網;
[0030]將氫氧化鈉溶液與過硫酸銨溶液混合,并用玻璃棒攪拌均勻得到混合溶液,將預處理的銅網A和銅網B浸入混合溶液中反應5min后取出,用去離子水洗凈,晾干,分別得到水下疏油銅網A和水下疏油銅網B,備用。
[0031]所述的氫氧化鈉溶液的濃度為4.5?5.5M,所述的過硫酸錢溶液的濃度為
0.0125?0.0175M ;所述的氫氧化鈉溶液與過硫酸銨溶液的體積比為1:0.8?1: 1.2。
[0032]步驟三,制備水下親油銅網;
[0033]將步驟二制備的水下疏油銅網B用乙醇潤洗后,浸入到正十二烷基硫醇-乙醇溶液中進行表面修飾20?28h,再用乙醇清洗,晾干,得到水下親油銅網,備用。
[0034]所述的正十二烷基硫醇-乙醇溶液的濃度為0.9?1.1禮。
[0035]步驟四,制備控制液體運輸方向的復合銅網;
[0036]將步驟二制備的水下疏油銅網A用水浸潤,步驟三制備的水下親油銅網用1,2- 二氯乙烷浸潤,然后將兩種銅網用AB膠緊密粘合,制得控制液體運輸方向的復合銅網。
[0037]上述方法制備得到的復合銅網,可以實現對水中油單向導通。
[0038]所述的油均為1,2- 二氯乙烷。
[0039]下面給出具體實施例。
[0040]實施例1
[0041]步驟一,銅網預處理;
[0042]將孔徑為0.045mm和0.25mm的銅網分別浸入IM鹽酸溶液中,超聲清洗lOmin,再用去離子水洗凈,晾干,備用。
[0043]步驟二,制備水下疏油銅網;
[0044]將濃度為5.0M的氫氧化鈉溶液與濃度為0.015M的過硫酸錢溶液按照體積比1:1混合,并用玻璃棒攪拌均勻得到混合溶液,將預處理的銅網浸入混合溶液中反應5min后取出,用去離子水洗凈,晾干,得到水下疏油銅網,備用。
[0045]步驟三,制備水下親油銅網;
[0046]將步驟二制備的孔徑為0.045mm的水下疏油銅網用乙醇潤洗后,浸入到濃度為
1.0mM的正十二烷基硫醇-乙醇溶液中進行表面修飾24h,再用乙醇清洗,晾干,得到水下親油銅網,備用。
[0047]步驟四,制備控制液體運輸方向的復合銅網;
[0048]將步驟二制備的孔徑為0.25mm的水下疏油銅網用水浸潤,步驟三制備的孔徑為
0.045mm的水下親油銅網用1,2-二氯乙燒浸潤,然后將兩銅網用AB膠緊密粘合(0.05mm ^單層網厚度< 0.18mm),制得控制液體運輸方向的復合銅網。
[0049]實施例1制得的復合銅網的實物圖如圖2所示,在復合銅網的中間有一個近
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