[发明专利]超疏水聚合物制造物

说明书

技术领域

本公开一般涉及形成超疏水表面的技术。

背景技术

每天人们都被物品表面所包围并暴露于物品表面。因此，对于人们 常接触的表面上发生的现象以及如何处理或制备这些表面以使生活更 舒适已进行了广泛的研究。超疏水性是表面的物理性质，籍此表面极难 被水所润湿。例如，植物的叶子、昆虫的翅膀或鸟的翅膀具有以下特性， 即能够除去任何外来污染物而无需任何特定去除过程且首先防止污染。 这可能是因为植物的叶子、昆虫的翅膀和鸟的翅膀是超疏水性的(参见 W.Barthloot and C.Neinhuis，Planta，1997，202，第1-8页)。

施加有超疏水表面的物品可表现出诸如防水、防尘等性质。因此， 形成超疏水表面的技术可用于各种工业领域中。但到目前为止，形成人 造超疏水表面的方法在技术上还不够完善。

附图说明

图1是制备超疏水聚合物制造物的方法的示例性实施方案的示意 图。

图2示出未经处理的铝表面的场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)图 片的示例性实施方案。

图3示出示意通过蚀刻剂蚀刻各时间的Al表面结构变化的FE-SEM 图片的示例性实施方案。

图4示出示意升高的反应温度与蚀刻时间的关系曲线图的示例性实 施方案。

图5示出在低温和高温下经短时间蚀刻的Al表面结构的图片的示 例性实施方案。

图6示出未经处理的高密度聚乙烯(HDPE)表面的FE-SEM图片的 示例性实施方案。

图7示出用通过蚀刻剂蚀刻各时间的Al模板形成的HDPE聚合物 制造物的表面变化的FE-SEM图片的示例性实施方案。

图8示出示意水滴与HDPE聚合物制造物表面的静态接触角的图的 示例性实施方案。

图9示出示意水滴与HDPE聚合物制造物表面的静态接触角(θs)、 前进接触角(θ_a)、后退接触角(θ_r)和接触角滞后(θ_a-θ_r)的图的示例性实施 方案。

图10示出示意水滴与用各种溶剂处理的HDPE聚合物制造物表面 的接触角的图的示例性实施方案。

图11示出示意水滴与暴露于具有不同pH的溶液中的HDPE聚合 物制造物表面的接触角的图的示例性实施方案。

图12示出置于HDPE聚合物制造物表面上的活性炭被水滴除去的 过程的连续图片的示例性实施方案。

具体实施方式

超疏水性的代表性实例为表现出荷叶效应的植物叶子的表面。在本 公开中，作为产生表现出超疏水性的物品表面的方法，已研究了各种技 术，以便物品具有象表现出荷叶效应的植物叶子表面一样的仿生表面。

本公开尤其涉及制备超疏水聚合物制造物的方法、模板以及通过所 述方法制备的超疏水聚合物制造物。

在一个实施方案中，制备超疏水聚合物制造物的方法包括以下步 骤：通过化学蚀刻在模板表面上形成微米尺寸凸台结构(terrace structure)和在所述凸台结构内的纳米尺寸沟纹结构(groove structure)， 向置于所述经蚀刻的模板上的聚合物施加热和压力，从而能够自所述经 蚀刻的模板复制聚合物制造物，以及将所述复制的聚合物制造物从所述 经蚀刻的模板移开。

考虑到超疏水表面的实际应用，超疏水表面应具有如下性质中的一 种或更多种：制备简单、价格低廉、可大面积生产以及可适用于具有各 种形状的任何物品。

为了使超疏水表面具有上述性质中的一种或更多种，需要选择将在 其上形成超疏水表面的合适材料。例如，当在金属或硬矿石的表面上形 成超疏水表面时，制备程序可能困难、价格更昂贵、难以大面积实施且 不适合批量生产。例如，即便在金属或硬矿石的表面上制备超疏水表面 相当简单，也难以将具有超疏水表面的金属或硬矿石施加到其他物品 上。相比之下，由于聚合物制造物的柔韧性，故具有超疏水表面的聚合 物制造物可容易地施加或涂覆到具有各种形状的物品上。此外，聚合物 制造物将提供易于操作和制备较便宜的优点。