[发明专利]一种光响应超疏水-超滑转换涂层的制备方法

说明书

一种光响应超疏水‑超滑转换涂层的制备方法，用于表面腐蚀防护、除霜除冰、防水防雾、清洁防污损领域。涂层结构包括表面粗糙的多孔膜层，多孔结构中填充低表面能相变材料，以及均匀分布于相变材料或多孔膜层中的光致发热颗粒。多孔膜层表面粗糙度范围为10nm～50μm。相变材料熔点范围0～200℃，在室温下呈固态，涂层表现出疏水性。服役条件下通过光源辐照，使光致发热颗粒吸收光能升温，相变材料融化为液态，涂层表现出超滑性、疏水性。本发明涂层实现了表面疏水‑超滑的切换，结合了固态表面持久稳定，以及液态表面超滑、自修复的功能特点，解决了超疏水表面机械稳定性差，超滑表面持续性差的难题，拓展了超滑表面的应用，实现了对材料的高效率、可持续、智能化防护。

技术领域：

本发明涉及一种光响应超疏水-超滑转换涂层的制备方法，属于表面防护领域。

背景技术：

仿生疏水涂层因为其特殊的非浸润性，能有效屏蔽环境液体对基底的侵蚀，一直以来是科研人员研究热点。超疏水粗糙结构中的气垫，能阻止液滴对基材的浸润，因此超疏水涂层表现出良好的防护、自清洁、防冰防雾等特性。然而随着气液相的相互扩散或者外界环境的冲击，气垫逐渐消融，这种物理屏蔽作用逐渐弱化。当疏水结构在服役过程中被划伤、摩擦、挤压或出现裂纹时，其疏水屏蔽性能迅速下降。因此如何解决超疏水结构稳定性差、耐久性差的问题成为巨大挑战。

猪笼草为解决这一问题提供了新思路。猪笼草粗糙的叶片内壁呈多孔结构，其分泌的润滑液使得叶片表面始终湿滑，落在叶子上的昆虫无法站立附着，滑落到网兜状底部。受此启发，科研工作者们发明了一种新型仿生超滑涂层，该涂层借助基底微纳结构的毛细作用将润滑油等液体锁定在孔隙中，其本质在于用润滑油取代了微纳结构间隙中的空气。由于超滑涂层通过油膜阻挡外界介质的入侵，相比于超疏水的气膜，超滑涂层的油膜稳定性更好，屏蔽性能更优异。同时，液态油膜的流动性决定了超滑涂层具有自修复功能。局部的划伤、裂纹一旦产生将迅速被液态油膜覆盖包裹，阻止环境介质的进一步入侵。超滑表面具有超疏水、自清洁、自修复的优异功能，在微流控、防结冰、传热、抗菌等领域得到广泛应用。因此超滑涂层自开发以来，在短时间内得到极大的关注，被认为是可以解决超疏水难题的新型涂层。

然而超滑涂层在制备及服役中的仍然存在很大不足。由于超滑涂层润滑油为液态，当其受到环境中高温、紫外线、水流冲击等影响时会逐渐流失，造成超滑涂层独特优异的功能丧失。因此设计制备性能稳定，长效耐用的超滑涂层，具有非常重要的研究意义及商业价值。

发明内容：

本发明开发一种能在超疏水-超滑状态下自由切换的涂层，该涂层通过光源智能控制涂层相变材料的融化-凝固，从而控制表面状态的切换，使涂层具备疏液自清洁、防冰防雾的功能，同时具备精准自修复、长效防护的功能。

一种光响应超疏水-超滑转换涂层的制备方法，其特征在于，所述涂层结构包括表面粗糙的多孔膜层，多孔结构中填充低表面能相变材料，相变材料或多孔膜层中分布光致发热颗粒；在光照射条件下，相变材料实现固态到液态的转变，使得涂层实现疏水-超滑的转变；

所述涂层制备工艺为:

1)制备多孔膜层；

2)制备光致发热颗粒，通过偶联剂修饰光致发热颗粒；

3)将光致发热颗粒均匀分散到多孔膜层中，或相变材料中；

4)将相变材料灌注至多孔膜层中

5)通过低表面能物质修饰灌注好的膜层，最终得到多孔膜层- 光致发热颗粒-相变材料均匀混合的光响应超疏水-超滑转化涂层。

进一步的，该多孔膜层的制备材料可选用为PDMS，阳极氧化铝，微弧氧化镁合金，多孔氧化锌沉积层，多孔聚四氟乙烯纤维，纺织品，泡沫铜，泡沫铝等。材料的差异不能作为对本发明的限制。