[发明专利]一种具有仿生疏水-亲水表面的材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有仿生疏水-亲水表面的材料，其特征在于，所述材料是通过在具有亲水性微米凸起的亲水-疏水区域相间存在的复合型表面上构建纳米凸起而形成的具有微纳复合型疏水-亲水表面的材料；所述表面具有微纳复合的凹凸结构，每个子阵列为多个亲水区和疏水区交替排列，其中，微米凸起的顶部经除膜处理后为亲水区，而其余仿生表面为疏水区；所述微米凸起的分布密度为1000个/cm²-3000个/cm²；所述纳米凸起的分布密度为1000个/μm²~3000个/μm²。

2.根据权利要求1所述的具有仿生疏水-亲水表面的材料，其特征在于，通过将其中分散有亲水微粒的疏水聚合物分散液涂覆在基体上形成具有微米级球形凸起的全疏水表面、再将凸起部分顶端的疏水聚合物涂层去除从而形成所述具有亲水性微米凸起的疏水-亲水区域相间存在的复合型表面。

3.根据权利要求2所述的具有仿生疏水-亲水表面的材料，其特征在于，所述亲水微粒的尺寸为40-100μm。

4.根据权利要求3所述的具有仿生疏水-亲水表面的材料，其特征在于，所述亲水微粒的尺寸为70-90μm。

5.根据权利要求2所述的具有仿生疏水-亲水表面的材料，其特征在于，所述亲水微粒的添加量是分散液的10-30wt%。

6.根据权利要求1所述的具有仿生疏水-亲水表面的材料，其特征在于，水滴在所述仿生疏水-亲水表面疏水区域的静态接触角为90-130°，滚动角为10-30°。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的具有仿生疏水-亲水表面的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将亲水微粒分散在疏水聚合物中得到分散液；2）将分散液涂覆在基体上，形成具有凸起的全疏水型表面；3）将凸起部分顶端的疏水聚合物涂层去除形成表面具有亲水性微米凸起的疏水聚合物基体；4）在具有亲水性微米凸起的疏水聚合物基体表面构建纳米凸起，获得微纳复合型表面。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述疏水聚合物是水性树脂和/或溶剂型树脂。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述水性树脂包括水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯、及其衍生物中的一种或多种；所述溶剂型树脂包括溶剂型丙烯酸树脂、溶剂型环氧酚醛树脂、溶剂型环氧树脂、溶剂型聚氨酯树脂、及其衍生物中的一种或多种。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述亲水微粒包括金属、金属氧化物、二氧化硅、碳酸钙、硅微粉、玻璃微珠中至少一种。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述亲水微粒包括二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化锆、碳酸钙、硅微粉、玻璃微珠中的一种或多种。

12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述将凸起的亲水微粒表面的疏水层去除以获得局部亲水表面的方法包括机械打磨、湿化学腐蚀、激光刻蚀、等离子轰击或者紫外辐照。

13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述在涂层表面构建纳米凸起的方法包括等离子体处理、激光刻蚀。