[发明专利]一种稳定超疏水自清洁表面及其双光束干涉法的制备方法

权利要求书

1.一种稳定超疏水自清洁表面，其特征在于，在铝合金表面均匀分布微纳复合结构，并在微纳复合结构表面采用硬脂酸溶液进行表面处理，降低表面能；所述的微纳复合结构包括排列整齐规则的网格状分布的柱状阵列微结构，以及在柱状阵列微结构表面分布的微米级或纳米级颗粒状结构，即为具有微纳复合结构的铝合金表面，所述的排列整齐规则的网格状分布的柱状阵列微结构尺寸小于10μm，深度为10-20μm，所述的在柱状阵列微结构表面分布的微米级或纳米级颗粒状结构尺寸为10 nm -1μm；在具有微纳复合结构的铝合金表面上，5μL去离子水滴的静态接触角大于160°，滚动角小于10°时，即得到一种稳定超疏水自清洁表面，在该表面上，超疏水性能和自清洁性能在高湿度大气环境中可持续150天以上。

2.一种稳定超疏水自清洁表面及其双光束干涉法的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将待处理的铝合金表面用金相砂纸打磨，进行抛光预处理；用金相试样抛光机对所述打磨后工件表面进行抛光处理，得到表面抛光后的铝合金样品；表面粗糙度Rz小于1.0μm；

（2）将抛光后的铝合金样品在去离子水中进行超声波清洗，将清洗后的铝合金表面用冷风吹干，得到表面洁净的铝合金样品；

（3）将表面洁净的铝合金样品固定在加工平台上，采用双光束干涉法对铝合金表面进行扫描加工，所述的双光束干涉法，是将两个相干激光束组合，对干涉场内的光强度分布进行强弱调制，用调制后重新分布的激光能量烧蚀被加工材料表面，通过设定激光器加工参数和激光扫描方式，得到具有周期性可控化尺寸微纳复合结构的铝合金样品；

（4）将具有周期性可控化尺寸微纳复合结构的铝合金样品浸入浓度为0.3-0.6mol/L的硬脂酸溶液中进行表面修饰，反应温度为50-70℃，反应时间为2h，反应结束后取出，然后放在干燥烘箱中120℃干燥30min，得到一种稳定超疏水自清洁表面。

3.根据权利要求2所述的一种稳定超疏水自清洁表面及其双光束干涉法的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的超声波清洗的温度为25-40℃，超声波功率为160W，清洗时间为10-13min。

4.根据权利要求2所述的一种稳定超疏水自清洁表面及其双光束干涉法的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的两个相干激光束是通过一组扩束镜系统和分光光阑调整出激光的光束直径，然后再经过一个反射镜和一个半反半透镜的作用得到的，即将一束激光分成能量、光强、亮度均相等的两束激光，这两束激光分别经第一反射镜和第二反射镜的作用，在试件上相应的位置进行相干叠加。

5.根据权利要求2所述的一种稳定超疏水自清洁表面及其双光束干涉法的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的激光器加工参数为：激光器的功率0.5-2.0W,波长360nm，加工脉冲频率为10kHz，脉冲持续时间为10ns，扫描速度60mm/s。

6.根据权利要求2所述的一种稳定超疏水自清洁表面及其双光束干涉法的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的激光扫描方式为双光束在试样表面相干叠加后，经过一个方向的第一次扫描，然后将试样旋转90°，再进行第二次扫描，利用两次扫描对试样表面进行烧蚀，制备出微纳复合结构，实现稳定超疏水自清洁表面的要求。

7.根据权利要求2所述的一种稳定超疏水自清洁表面及其双光束干涉法的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的周期性可控化尺寸微纳复合结构是通过改变光源的角位移来控制试样加工表面入射光干涉与试样表面相夹入射角大小，实现改变双光束干涉的条纹周期在5-10μm范围内变化，从而实现微纳复合结构尺寸周期性可控化。

8.根据权利要求6所述的一种稳定超疏水自清洁表面及其双光束干涉法的制备方法，其特征在于，所述的第一次扫描的激光功率为1.0W，入射角为10-15°，条纹周期在7-10μm范围内；第二次扫描的激光功率为1.2W，入射角为5-10°，条纹周期在5-7μm范围内。