寧波材料所用共沉積方法獲得圖案化疏水性可調NiP薄膜

　　液體在固體表面的潤濕行為是表面化學研究領域中的一個重要課題。對于固體表面，如果水在其上的接觸角(CA)大于150°，那么該表面具有超疏水性能;如果水在其上的接觸角(CA)接近0°，那么該表面具有超親水性質。超疏水表面在實際生活中具有很多方面的用途，如超疏水低粘附表面，水滴的滾落可以將表面的塵埃等污物帶走，這種表面便具有自清潔性能。同時，由于水滴在超疏水表面上不能夠浸潤，降低了表面與水滴的接觸面積，使得超疏水表面具有很好的防腐蝕性能。除此之外，超疏水表面還具有油水分離、微液滴轉移、流體減阻等應用價值。迄今為止，超疏水表面的制備方法有很多，比如凝膠-溶膠法，自組裝法、電沉積等等。其中電沉積具有操作容易，應用廣泛等優點，被廣泛的用于粗糙表面的制備。

　　最近，中科院寧波材料所烏學東研究員課題組通過對電化學化學協同沉積的研究制備了圖案化疏水性可調的Ni-P合金薄膜。通過這一方法制備的薄膜形貌隨著沉積溫度的逐漸升高有規律地變化，疏水性能也隨之增強，從普通疏水轉變為超疏水。

　　研究結果表明，共沉積方法可以明顯改變薄膜形貌。共沉積是指在同一溶液中電化學、化學沉積同時發生。在化學沉積過程中，Ni2+與還原劑，像H2PO2反應，得到零價態的Ni;在電沉積過程中，Ni2+通過陰極表面的電子還原為零價態的Ni，如果在電沉積溶液中加入還原劑，那么在鎳離子被電子還原為鎳原子的過程中，過渡態的鎳有可能與溶液中的還原劑相遇，進而發生還原反應。由于過渡態的鎳與普通的鎳具有不同的能量與活性，導致這一還原反應具有不同的速率。溫度對還原反應的影響很大：溫度越高，化學反應活性越大，高的化學反應活性導致了鎳沉積過程的不均勻，最終得到了表面粗糙度隨著溫度逐漸變化的薄膜。

　　相關的研究成果發表在英國皇家化學會雜志Chem. Commun.(2013, 49(24), 2424- 2426.)上。對于協同沉積的機理及對形貌的變化規律的系統性研究正在進行中。

　　該研究工作得到了浙江省創新團隊、國家自然科學基金等項目的支持和資助。

(a)80℃下制備的Ni-P薄膜SEM照片(插入圖片為放大圖);(b)該薄膜的XRD圖譜;(c)水滴在該表面的靜態接觸角光學照片;(d)水滴在該薄膜表面滾落時的光學照片

不同溫度下制備的Ni-P合金薄膜的特征SEM照片，沉積溫度分別為：a ) 65℃; b) 70℃; c) 75℃;d) 80℃