[发明专利]一种聚四氟乙烯表面水粘附力的精确连续调控方法

说明书

本发明属于激光表面处理及微加工领域，更具体地，涉及一种聚四氟乙烯表面水粘附力的精确连续调控方法。其采用皮秒激光对聚四氟乙烯进行表面处理，通过控制合适的激光处理参数，利用皮秒激光独特的能量特征以及聚四氟乙烯特定的材质，皮秒激光在聚四氟乙烯表面产生一定范围的热影响区域，借助于皮秒激光与聚四氟乙烯表面的相互作用，实现了聚四氟乙烯表面水粘附力精确连续可控，由此解决目前水粘附力可控超疏水表面的制备方法当中存在的制备程序繁琐、加工速度慢、效率低、环境污染大、成本高，难以实现连续精确控制等的技术问题。

技术领域

本发明属于激光表面处理及微加工领域，更具体地，涉及一种聚四氟乙烯表面水粘附力的精确连续调控方法。

背景技术

超疏水表面是指水静态接触角大于150°的表面，按照其表面水粘附力大小的不同，超疏水表面当中存在两种典型的结构：一种是类似于荷叶表面的结构，该结构具有超低的水粘附力，水滴很难停留在其表面，对外显示出良好的自清洁能力；另外一种就是类似于玫瑰花瓣表面的结构，该结构具有超高的水粘附力，不管该表面怎么样的倾斜，水滴都可以牢牢的粘附在其表面上。

水粘附力可控是指通过调控超疏水表面的制备工艺和方法，从而使得所制备的表面与水滴之间的粘附力大小呈现出不同。水粘附力大小不同的表面因其在表面自清洁、油水分离、液滴无损转移、抗结冰、抗露水、微流体等领域具有较大的潜在应用价值，从而引起了人们的广泛关注。

通常，固体与液体之间的粘附力大小主要是由固体表面形貌特征和表面化学构成来共同决定的。通过对其进行有效的调节，能实现对超疏水表面粘附力大小的有效调控。降低材料表面的表面能或增大材料表面的粗糙度，有利于构建粘附力较小的超疏水表面。

近期，出现了众多不同的方法来构建水粘附力可控的超疏水表面的报道。DapengWang等人在杂志(Colloids and Surfaces A，2018,538:262-269)上报道利用胶体光刻技术与反应离子刻蚀技术相结合，在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面上制备了类似于壁虎脚的分级微/纳米结构表面，通过改变加工工艺参数，能获得水粘附力大小不同的超疏水表面。该方法虽然能实现水粘附力的可控，但是，该方法制备工艺复杂，耗时长，且存在一定化学试剂的污染问题，同时还很难实现对水粘附力的精确和连续控制。Jian Li等人在杂志(TheJournal of Physical Chemistry C，2011,115(11):4726-4729)上报道了采用将铜板浸泡在不同的腐蚀液当中，在化学反应作用下，在铜板表面形成了不同结构的微米花状结构，不同的浸泡参数所形成的形貌尺寸大小不同，然后再经过氟烷基硅烷在其表面的涂覆，其表面呈现出大小不同的水粘附力。该方法虽然能实现表面水粘附力大小的可控，但是，制备过程当中涉及到不同腐蚀液的使用，环境污染大，而且制备工艺的重现性不好，较难实现水粘附力精确控制。Xiaolong Yang等人在杂志(Scientific reports，2016,6:23985)上报道了利用电化学加工技术在铝合金板表面上制备了水粘附力大小不同的表面，但是，该制备方法当中，需要利用砂纸首先将铝合金粗化成水粘附力较小的超疏水结构，然后再进行电化学加工处理，最后还需要在其表面涂覆一层硬脂酸来降低其表面能，该方法存在工艺复杂、耗时长等缺陷。综上所述，通过这些方法虽然能实现对超疏水表面水粘附力大小的控制，但是面临着难以对水粘附力大小进行精确连续控制的不足，因此，寻找一种简单且能连续精密控制水粘附力大小的方法是十分的有必要的。