多孔阳极氧化铝膜非对称浸润性研究#王慧敏，范霞**（北京航空航天大学化学与环境学院，仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室，北京51015202530100191）摘要：本工作通过对多孔阳极氧化铝（AAO）膜两侧表面进行非对称处理研究了其非对称浸润性。扫描电子显微镜（SEM）结果显示多孔AAO纳米通道膜两侧具有不同大小的孔径，将AAO一面进行氧等离子处理引入含氧基团获得亲水表面，另外一面修饰低表面能的氟硅烷获得超疏水表面，实现了在AAO纳米通道膜两侧的非对称修饰，从而获得具有亲水/疏水非对称浸润性的AAO表面。在小孔面进行氧等离子处理、大孔面修饰氟硅烷时非对称浸润性性能最佳，此时两侧表面接触角差值达到最大值154°，为水在AAO膜上的单向水渗透提供了可能。关键词：多孔阳极氧化铝；非对称；超亲水；超疏水中图分类号：O647.5StudyofasymmetricwettabilityofPorousanodicaluminamembranesWangHuimin,FanXia(KeyLaboratoryofBio-inspiredSmartInterfacialScienceandTechnologyofMinistryofEducation,SchoolofChemistryandEnvironment,BeiHangUniversity,Beijing100191)Abstract:Inthispaper，Westudytheasymmetricwettabilityofporousaluminumoxide(AAO)filmwithasymmetricsurfacetreatment.ScanningelectronmicroscopyshowthattheporesizesofeachsidesofAAOarenotthesame.OnesideofAAOistreatedwithoxygenplasmasurfacetreatmenttechnologytointroduceoxygen-containinggroupsandthusobtainahydrophilicsurface,whiletheothersideofAAOismodifiedwithfluorosilaneswhichisalowsurfaceenergymaterialstoobtainasuperhydrophobicsurface，realizingaasymmertricmodificationtoachieveahydrophilic/hydrophobicasymmetricwettabilitysurface.TheperfectasymmetricwettabilityappearswhenthesidewithsmallerporesofAAOdealwithoxygenplasmasurfacetreatmentedtechnologyandthesideofbiggerporesofAAOmodificatedwithfluorosilanes,andthemaximumvalueofthewatercontactangledifferenceofabout154°.Thisasymmetricsurfacetreatmentofhydrophilic/hydrophobicmakesitpossibletowater-penetrationunidirectionally.35Keywords:superhydrophilicporousanodicoxidationaluminum;asymmetric；superhydrophobic；0引言生物体表面的特殊微观结构可以使生物体获得独特的浸润性，特别是一些具有独特浸润性的表面得到了研究者的极大关注。各向异性润湿现象是表面润湿性的一种特殊现象，其材40料表面上的液体以及润湿性分布不均匀，当气液三相线与材料表面的物理不连续及化学异质相遇时，便会产生各向异性浸润性[1,2]。近年来，由于各向异性浸润材料可以调控液体在特定方向上的流动行为，其在微流体领域显示了十分广阔的应用前景[3]。在自然界中，各向异性浸润性现象存在于许多天然生物材料表面，例如某些植物的叶子基金项目：教育部博士点基金（新教师类）（20101102120051）；国家自然科学基金（21101009）作者简介：王慧敏，（1988-），女，硕士研究生，仿生纳米通道通信联系人：范霞，（1978-），女，副教授，主要从事仿生纳米通道的研究.fanxia@buaa.edu.cn-1-[4-6]、花的花瓣[7,8]或鸟类的羽毛等[9,10]，它们的各向异性润湿性都与其表面微观结构有关。45505560影响有序微结构材料性质的因素有周期、形貌及材料化学组成等，通过对这些因素进行不对称设计及合成，并将这些各向异性元素引入有序微结构材料中，可以获得仿生的单向输运系统。吴晶等[11]采用制备简单、效率高的静电纺丝技术制备了具有单向透水性能的聚合物复合纤维薄膜，由亲水PVA与疏水PU薄膜组成，该复合纤维膜的纤维直径介于纳米、微米级，由于复合纤维具有亲水/疏水的非对称浸润性，复合纤维的多孔结构的毛细效应使得其具有水能够从疏水层向亲水层透过，而不能由亲水层向疏水层透过的独特单向透水性能。多孔阳极氧化铝膜是铝是通过电化学阳极氧化制备的，氧化铝膜机械性能好，能经受较大的压力，孔径可控，热稳定性好。氧化铝本身易被水润湿，是一种亲水材料（接触角小于90°），已有文献报道多孔AAO膜浸润性与其孔径...