[发明专利]实现液滴自驱动的梯度润湿表面的制备方法及其设备

权利要求书

1.实现液滴自驱动的梯度润湿表面的制备方法，包括以下步骤：

1)制备超疏水二氧化钛涂覆液：将二氧化钛粉末与无水乙醇混合后在50～100Hz条件下超声配成的二氧化钛悬浮液，再加入硅烷，继续在50～100Hz条件下超声混匀，然后室温下反应10～15h，得到超疏水二氧化钛涂覆液，所述的无水乙醇的加入量以二氧化钛质量计为0.01～0.02g/mL,所述硅烷与二氧化钛悬浮液体积比为0.01～0.03：1；

2)制备带超疏水层的基体：利用旋涂机将超疏水二氧化钛涂覆液分次旋涂到清洗干净的基体表面，然后置于烘箱中100～120℃处理1～2h，得到带超疏水层的基体；所述的超疏水二氧化钛涂覆液的涂覆用量为0.1～0.2g/cm³；

3)制备掩膜板：通过高分辨的激光打印机在在胶片上打印出设计好的图案，其中图案的参数包括几何形状、排布、图案密度以及图案间距，得到的带透光图案的胶片即为掩膜板；所述的透光区整体上划分成多个区域，同一区域均布若干透光微图案，而透光微图案的排布方向一致，相邻区域间亲水图案的间距递减，即相邻区域的透光的图案个数递增；

4)制备梯度润湿表面：将带有梯度透光图案的掩膜板覆盖在带超疏水涂层的基体表面，然后开启深紫外光(UV)光源，使得超疏水涂层表面在UV光下选择性曝光，被曝光区域由超疏水转变为超亲水，未被曝光区域仍然保持超疏水，即可将掩膜板上设计的梯度图案复制到超疏水涂层表面，得到梯度润湿的表面。

2.如权利要求1所述的实现液滴自驱动的梯度润湿表面的制备方法，其特征在于：所述的硅烷为十八烷基三甲氧基硅烷。

3.如权利要求1所述的实现液滴自驱动的梯度润湿表面的制备方法，其特征在于：步骤1)中的第一次超声时间为30～60min，第二次超声时间为10～20min。

4.如权利要求1所述的实现液滴自驱动的梯度润湿表面的制备方法，其特征在于：步骤1)中的基体为玻璃片、金属片或者棉织品。

5.如权利要求4所述的实现液滴自驱动的梯度润湿表面的制备方法，其特征在于：所述的基体的清洁方式为：将基体依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声10～20min，超声频率为50～100Hz。

6.如权利要求1所述的实现液滴自驱动的梯度润湿表面的制备方法，其特征在于：步骤2)中的旋涂次数为五次，每次取50μL二氧化钛涂覆液旋涂到洗净的基体表面。

7.根据权利要求1所述的制备方法构建的设备，其特征在于：包括基体和涂覆在基体表面的亲-疏水层，所述的亲-疏水层划分成多个区域，所述的区域从基体加样端沿基体轴向方向向基体检测端排列，并且同一区域均布若干亲水图案组成，而从基体加样端沿基体轴向方向向基体检测端方向，相邻区域的亲水图案间距递减，即相邻区域的亲水图案个数递增，相应的基体上的亲水区所占比例呈梯度递增，即形成了用于液滴自驱动运动的梯度润湿表面。

8.根据权利要求7所述的制备方法构建的制备设备，其特征在于：所述的亲-疏水层划分成七个区域。

9.根据权利要求8所述的制备方法构建的制备设备，其特征在于：所述的亲水图案为规则的封闭图形。