一种耐久型阳极氧化铝超滑表面及其制备方法

本公开涉及超滑疏水材料，尤其涉及一种阳极氧化铝超滑表面及其制备方法。

背景技术：

1、受自然界中猪笼草内壁分泌蜡状黏液物形成超滑表面现象启发，超滑表面（slips）因其具有优异的疏液、抗粘附、防腐、自修复等特性引起科研人员的广泛关注。通过对超滑表面研究发现，利用多级孔结构对润滑油进行储存是构筑超滑表面的重要方式。

2、铝及其合金具有比热度高、无低温脆性、无磁性、导热和导电性能良好、反应性能好等优良物理化学性质，是仿生超浸润表面的优良基底材料。其中温和阳极氧化技术因其构筑的表面结构稳定、高度有序、成本较低等特点得到广泛应用，铝板经阳极氧化处理制得的阳极氧化铝（aao）表面，因表面规则阵列的多孔结构有助于润滑油的储存，所以能够形成具有良好抗浸润特性的超滑表面。然而，在实际应用过程中超滑表面不可避免地会受到摩擦磨损或酸碱介质腐蚀的影响，使得阳极氧化铝（aao）表面的多孔结构遭到破坏，从而使润滑油损失导致表面的超滑性能下降，甚至丧失原有的超滑特性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供一种阳极氧化铝超滑表面及其制备方法，解决目前阳极氧化铝（aao）表面， 在受到摩擦磨损或动态水流冲刷等因素的影响下，表面的超滑特性容易受损的问题。

2、本公开阳极氧化铝超滑表面的设计构思是：

3、首先，由于阳极氧化铝超滑表面的超滑稳定性与润滑油的储存稳定性密切相关，而润滑油的储存稳定性有赖于超滑表面多孔结构的机械强度，所以解决实际应用中超滑表面油层稳定性不足这一问题的关键在于如何增强阳极氧化铝（aao）表面多孔结构的机械强度，以进一步提高超滑表面内润滑油的储存稳定性。

4、为了增强阳极氧化铝（aao）表面多孔结构的机械强度，首先通过阳极氧化法在多孔阵列结构aao表面搭建一层纤维丝状结构，得到具有氧化铝纤维丝的阳极氧化铝（aao-f）表面；因为aao-f表面的氧化铝纤维丝具有更为丰富的孔隙结构，不仅促进表面纳微多级结构的构筑，同时能够对底层的阳极氧化铝规则阵列的多孔结构进行保护。然后使无机粒子原位接枝在纤维丝结构的表面或内部，通过该无机粒子进一步强化aao-f表面结构的机械稳定性。

5、然后，由于第一方面对于aao-f表面纳微多级结构的构筑，能够为润滑油的储存提供更加充足的空间位置，并且aao-f表面丰富的羟基活性基团能够借助活性修饰剂或直接与高反应性的润滑油进行反应，使得润滑油能够在物理毛细作用与化学键合协同的方式实现润滑油的稳定长效储存，有效延长苛刻条件下阳极氧化铝超滑表面的使用寿命。

6、基于上述技术构思，为实现本发明目的，第一方面，本公开提供的耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，包括：

7、制备具有氧化铝纤维丝结构的阳极氧化铝表面；

8、将所述阳极氧化铝表面浸渍在溶胶凝胶前驱体中，使所述溶胶凝胶前驱体发生水解缩合反应，所述水解缩合反应生成的无机粒子原位接枝在所述氧化铝纤维丝结构的表面及内部，得到纤维丝结构增强的阳极氧化铝表面；

9、在所述纤维丝结构增强的阳极氧化铝表面中储存润滑油，制成所述耐久型阳极氧化铝超滑表面。

10、在本公开及可能的实施例中，所述溶胶凝胶前驱体为正硅酸四乙酯或正钛丁酯的水解产物。

11、在本公开及可能的实施例中，在所述溶胶凝胶前驱体发生反应完成后，对所述阳极氧化铝表面进行煅烧处理。

12、在本公开及可能的实施例中，所述制备表面具有氧化铝纤维丝的阳极氧化铝表面的方法，包括：

13、通过调控电流强度、阳极氧化时间、电解液温度及浓度，对铝板进行多级阳极氧化处理， 得到所述表面具有氧化铝纤维丝的阳极氧化铝表面。

14、在本公开及可能的实施例中，所述电解液为草酸、磷酸、铬酸、柠檬酸、硼酸、钨酸中的一种或多种；以及/或，

15、所述润滑油是氨基硅油、羟基硅油、羟基氟硅油、羧基硅油、乙烯基硅油中的一种或多种。

16、在本公开及可能的实施例中，在储存所述润滑油之前，在所述纤维丝结构增强的阳极氧化铝表面涂覆活性反应修饰剂。

17、在本公开及可能的实施例中，所述活性反应修饰剂包括硅氧类修饰剂及异氰酸酯类修饰剂。

18、在本公开及可能的实施例中，所述硅氧类修饰剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或环氧基官能团硅烷；所述异氰酸酯类修饰剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、三异氰酸酯中的一种或多种。

19、在本公开及可能的实施例中，按重量份数计，所述电解液为60-80份，所述溶胶凝胶前驱体15-20份，所述活性反应修饰剂5-10份，所述润滑油5-20份。

20、第二方面，所述的耐久型阳极氧化铝超滑表面，其制备方法采用的是第一方面所述的方法。

21、本发明的阳极氧化铝超滑表面，具体通过阳极氧化法在多孔阵列结构表面搭建一层纤维丝状结构，得到具有氧化铝纤维丝的阳极氧化铝（aao-f）表面，aao-f表面的的氧化铝纤维丝具有更为丰富的孔隙结构，不仅促进aao-f表面纳微多级结构的构筑，同时能够对底层的阳极氧化铝规则阵列的多孔结构进行保护；然后通过溶胶凝胶的前驱体的浸渍，在氧化铝纤维丝丰富的孔隙结构及表面羟基基团的作用下，能够使溶胶凝胶处理后生成的无机粒子穿插并原位接枝在纤维丝结构的表面及内部，得到的aao-f-np表面能够进一步强化阳极氧化铝表面结构的机械稳定性；因为aao-f-np表面具有丰富的纳微多级结构，能够为润滑油的储存提供充足的空间位置，并且表面丰富的羟基活性基团能够借助活性修饰剂或直接与高反应性的润滑油进行反应，使得润滑油能够在物理毛细作用与化学键合协同的方式实现润滑油的稳定长效储存，从而有效延长了苛刻条件下阳极氧化铝超滑表面的使用寿命。

技术特征：

1.一种耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，其特征在于，所述制备表面具有氧化铝纤维丝的阳极氧化铝表面的方法，包括：

5.根据权利要求1、2或4所述的耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，其特征在于：

9.根据权利要求6-8任一项所述的耐久型阳极氧化铝超滑表面的制备方法，其特征在于：

10.一种耐久型阳极氧化铝超滑表面，其特征在于，其制备方法包括：

技术总结本申请公开了一种耐久型阳极氧化铝超滑表面及其制备方法，所述制备方法包括：制备具有氧化铝纤维丝结构的阳极氧化铝表面；将所述阳极氧化铝表面浸渍在溶胶凝胶前驱体中，使所述溶胶凝胶前驱体发生水解缩合反应，所述水解缩合反应生成的无机粒子原位接枝在所述氧化铝纤维丝结构的表层及内部，得到纤维丝结构增强的阳极氧化铝表面；在所述纤维丝结构增强的阳极氧化铝表面中储存润滑油，制成所述耐久型阳极氧化铝超滑表面；有效解决目前阳极氧化铝（AAO）表面，在受到摩擦磨损或动态水流冲刷等因素的影响下，表面的超滑特性容易受损的问题，延长苛刻条件下阳极氧化铝超滑表面的使用寿命。技术研发人员：张曦光,李昆霖,金子钰,王晓容,刘战剑,汪怀远受保护的技术使用者：东北石油大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18