[发明专利]一种具有复合润湿性特征的表面的制备方法

说明书

一种具有复合润湿性特征的表面的制备方法，属于材料表面加工技术领域。该方法包括以下步骤：（1）将贯通多孔材料覆盖在目标基体表面上，固定好；（2）将基体置于距离蜡烛火焰顶点上方处进行蜡烛灰沉积，冷却；（3）将贯穿多孔材料从基体上剥离；（4）将基体放入干燥器中，同时分别装入3毫升的正硅酸乙酯和浓氨水的玻璃瓶，密封干燥器，静置24小时；（5）将基体从干燥器中取出，放入加热装置中煅烧，冷却；（6）最后对表面进行疏水化处理，即制得具有超疏水/疏水复合润湿性特征的表面。本发明提供的方法操作简单、成本低、环保性好，且易于大面积制备，可应用于液滴输运、微流控、流体减阻等，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料表面加工技术领域，特别涉及一种具有复合润湿性特征的表面的制备方法。

背景技术

浸润性是材料表面的重要特征之一，表面可控浸润性的研究无论在基础研究和工业应用方面都有着重要的意义。自然界中生物体中独特的微米、纳米结构赋予其特殊的表面浸润性能。例如，荷花的自清洁性，水黾腿的超疏水性，玫瑰花瓣的粘附性，等等，都与它们的表面特殊微观结构密切相关。正是由于生物体表现出的优异性能，科技工作者才迫切地想用各种方法制备仿生表面，以实现将这些性能应用到实际生活中。

超疏水表面一般是指接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。由于超疏水表面对液滴的粘附较小，液滴在其上面很容易滚落，因此具有超疏水的特殊浸润性表面广泛应用于防水、抗结冰、防腐等领域。然而，材料表面的单一特殊浸润性（比如超疏水性），已不能满足实际应用要求，往往需要材料表面具有复合润湿性。例如，在水蒸气冷凝过程中，材料表面的超疏水性有利于凝结液滴快速脱离表面，却不利于水蒸气分子在表面的核化生长；一般疏水的材料表面有利于水蒸气分子的核化生长，然而却不利于凝结液滴的快速脱落。因此，具有复合润湿性特征的材料表面既能满足水蒸气分子的快速核化，又能促进凝结液滴的脱落。现有技术制备的材料表面往往寿命较短、容易失效，并且在制备过程中需要昂贵的设备，所使用的试剂对环境不友好，制备过程复杂费时。如何利用简单的方法，快速构筑包含纳米/微米结构的复合润湿性表面是当前材料表面加工技术领域中的难点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种操作方便、低成本，易于大规模生产且寿命较长的具有复合润湿性特征的表面制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明以贯通多孔材料为模板，辅以沉积蜡烛灰碳颗粒的方法，在目标基体表面构建微纳二级结构，疏水化处理后能够获得超疏水/疏水复合润湿性表面。

一种具有复合润湿性特征的表面的制备方法，包括以下步骤：

（1）将贯通多孔材料覆盖在目标基体表面上，并固定好；

（2）将基体置于距离蜡烛火焰顶点一定高度处进行蜡烛灰沉积，冷却；

（3）将贯穿多孔材料从基体表面上剥离；

（4）将基体放入干燥器中，同时放入两个开口玻璃瓶，分别装入3毫升的正硅酸乙酯和浓氨水，密闭干燥器，静置24小时；

（5）将基体从干燥器中取出，放入加热装置中进行煅烧，冷却；

（6）最后用氟硅烷对基体表面进行疏水化处理。

本发明所述具有复合润湿性特征的表面的制备方法，其进一步技术方案可以为，步骤（1）所述的贯通多孔材料可以是铜网、不锈钢丝网或者微孔板等，孔径大小和间距在50~400 mm。

本发明所述具有复合润湿性特征的表面的制备方法，其进一步技术方案可以为，步骤（1）中所述的目标基体可以是玻璃、陶瓷或者水泥等抗氧化、耐高温材料。