[发明专利]一种基于微观黏附力表征水下超疏油表面疏油特性的方法

说明书

本发明提供一种基于微观黏附力表征水下超疏油表面疏油特性的方法。其采用原子力显微镜，于原子力显微镜的微悬臂探针上黏附一个油滴，基底上覆盖超疏油表面，油滴与超疏油表面处于上下正对位置；超疏油表面位于盐溶液的连续相环境中，油滴向超疏油表面发生正对碰撞，待二者间作用力达到最大碰撞力度时回撤油滴，获得的引力最大值；依次采取不同盐离子浓度的盐溶液连续相驱替前一连续相，获取不同盐离子浓度的连续相下的油滴作用力曲线，实现水下超疏油表面疏油特性的表征。本发明能够实现测量出同一油滴对不同盐离子浓度中的超疏油表面的超低黏附力来评价超疏油表面的疏油能力。

技术领域

本发明属于超疏油表面性质研究的石油化工技术领域，具体涉及一种基于微观黏附力表征水下超疏油表面疏油特性的方法。

背景技术

超疏油表面在人们的日常生活和工业生产中具有重要的使用价值和广泛的应用前景。例如：超疏油纺织物可以制作家具、桌布、拒油防护服。超疏油表面在微型水上设备的应用，可以使其在油污污染的水域具有超强的负载能力，此外在油水分离领域，超疏油表面也有着重要的应用。超疏油表面可以降低油污在其表面的黏附，提高金属材料的防腐蚀性、减阻性、抗氧化性、耐污浊性等。

我国陆上油田、海上油田所产出的原油中含蜡原油占比80％以上。含蜡原油是一种由烃类和非烃类组成的复杂混合物体系，其成分包括石蜡、胶质、沥青质和溶解气等。在工程实际中，这种油品对一般的固体表面都有很强的粘附性，这容易增加腐蚀及堵管风险，超疏油表面用于石油工业设备、管道的内壁可以降低管道与油品间的摩擦阻力，降低堵管风险，提高管道的抗腐蚀能力和使用寿命。因此在复杂环境中使表面保持超疏油特性是有重要意义的。制备这类超疏油表面的关键在于在表面形成稳定的表面结构，使油滴与表面的粘附作用减弱，用水或者盐水就能清洗油污。一般来说聚电解质在固体表面吸附后对固体表面亲疏水性有重要影响。

现有的超疏油表面的疏油能力多使用接触角进行评价，更多关注其宏观物理现象。在对超疏油表面(接触角大于150度)进行评价时，存在精度不够的问题，对其微观作用形式的研究也尚不深入。因此，提出在微纳尺度对超疏油表面的评价方法是具有重要意义的。

发明内容

基于现有技术评价超疏油表面的疏油能力方法存在的不足，本发明的目的在于提供一种超疏油表面微观黏附行为的表征方法。该方法可以精确测量微米尺度油滴在超疏油表面上的超低黏附力，通过黏附力的大小判断疏油表面和油滴间的黏附程度，进而能够对超疏油表面在不同溶液中的疏油能力和同一超疏油表面在不同环境下的疏油能力进行表征评价。

本发明的目的通过以下技术手段得以实现：

本发明提供一种基于微观黏附力表征水下超疏油表面疏油特性的方法，其包括以下步骤：

采用原子力显微镜，于原子力显微镜的微悬臂探针上黏附一个油滴，于原子力显微镜的基底上覆盖有超疏油表面，所述油滴与所述超疏油表面处于上下正对位置；

所述超疏油表面位于第一连续相环境中，所述第一连续相为盐溶液；

设置原子力显微镜碰撞速度、最大碰撞力度，使油滴向超疏油表面发生正对碰撞，待二者间作用力达到最大碰撞力度时回撤油滴，回撤过程中获得的引力最大值即为油滴与超疏油表面之间的黏附力；

依次采取不同盐离子浓度的盐溶液连续相驱替前一连续相，排挤出前一连续相，实现连续相的改变替换，在相同的碰撞条件下，测量油滴与超疏油表面之间的黏附力；

获取不同盐离子浓度的连续相下的油滴作用力曲线，实现水下超疏油表面疏油特性的表征。