[发明专利]一种仿生海洋防污皮肤及其制备方法

权利要求书

1.一种仿生海洋防污皮肤，其特征在于，其由底层、多孔微结构层、微胶囊、仿珊瑚触手和仿珊瑚粘液组成，所述的底层由硅橡胶和聚氨酯复合而成，多孔微结构层为硅橡胶材质,其多孔微结构的孔径1～100μm；仿珊瑚触手由硅橡胶制成，触手为梯形圆柱或圆台状，触手高度h的范围为5～15mm，触手圆心间距a的范围为1mm～5mm，触手的末端直径和底部直径比m:n范围为0.5～0.8；仿珊瑚粘液为硅油或食用油，涂覆在多孔微结构层表面；多孔微结构层中还包含有1～3 wt%的微胶囊，微胶囊粒径50～1000μm，所述的微胶囊包裹硅油或食用油；微胶囊壁材为海藻酸钙，海藻酸钙与硅油/可食用油的质量比范围为2～0.5:1。

2.根据权利要求1所述的仿生海洋防污皮肤，其特征在于，底层厚度为1～5mm。

3.根据权利要求1所述的仿生海洋防污皮肤，其特征在于，多孔微结构层的厚度为1～5mm。

4.根据权利要求1所述的仿生海洋防污皮肤，其特征在于，底层中硅橡胶与聚氨酯的质量比范围为1:1～4。

5.一种如权利要求1所述的仿生海洋防污皮肤的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

（1）仿生微胶囊的制备

采用天然聚合物海藻酸钙作为壁材，硅油或可食用油作为芯材制备仿生微胶囊来模拟珊瑚粘液的分泌；首先将2g硅油或可食用油加入到200ml去离子水中，然后加入10～40g的表面活性剂，然后磁力搅拌5分钟～1小时制备油/水乳液，之后加入海藻酸钙溶液并超声1个小时，海藻酸钙溶液中海藻酸钙与硅油/可食用油的质量比范围为2～0.5:1；之后缓慢加入3～5%浓度的氯化钙溶液并磁力搅拌，在显微镜下观察胶囊的形成情况，等大量胶囊形成后，将所得溶液移入真空干燥箱中真空干燥数小时，最后得到仿生微胶囊；

（2）仿珊瑚触手的制备

此步骤对仿生触手的制作采用脱模法/影印法；首先采用3D打印触手的负模具，然后在硅橡胶溶液中加入固化剂，用机械搅拌器搅拌30分钟，搅拌完成后移入真空干燥箱中脱泡，抽真空20分钟，直到没有气泡冒出；将脱泡完成后的硅橡胶溶液倒入3D打印的负模具中，让溶液均匀流到每一个孔隙中，然后将模具移到加热平台在60℃下加热1个小时此时硅橡胶溶液未完全固化，然后用塑料片刮走模具中的多余硅橡胶，只剩下触手部分；

（3）仿生多孔微结构层的制备

多孔微结构层的制备主要采用牺牲模板法，首先将PDMS加入乙酸乙酯，PDMS与乙酸乙酯的质量比为范围为1～3:1，在机械搅拌器下搅拌1个小时，然后将一定量的牺牲粒子加入上述溶液中，牺牲粒子与硅橡胶的质量比范围为8～1:1，然后再加入1～3 wt%步骤(1)中制备的仿生微胶囊，在机械搅拌器搅拌1个小时，之后超声1个小时增加分散性；将上述溶液移入真空干燥箱中在80℃下进行脱泡处理，将乙酸乙酯蒸发完毕；然后在上述溶液中加入硅橡胶的固化剂，在机械搅拌器下搅拌30分钟，然后再次移入真空干燥箱中脱泡处理，等到没有气泡冒出时，取出溶液倒入步骤(2)的含触手的模具中，倒入的溶液厚度为1～5mm，然后移到加热平台在60℃下加热1个小时，此时触手基本固化完成，而多孔微结构层为半固化状态；

（4）底层的制备

在硅橡胶中加入聚氨酯，硅橡胶与聚氨酯的质量比范围为1:1～4，然后加入10～20wt%的固化剂并在机械搅拌器搅拌1个小时，然后移入真空干燥箱中进行脱泡处理，在没有气泡冒出时，将溶液倒入步骤（3）的多孔微结构层上面，之后将模具移到加热平台上，在60℃下加热3个小时，直到所有涂层完成固化；

（5）多孔微结构的形成

将步骤（4）得到的固化成形的防污皮肤和模具分离，放到100℃热水中，将步骤（3）中的牺牲粒子溶解掉，溶解完毕后，在真空干燥箱中干燥，直到表面不再有水分，最后得到多孔微结构；

（6）涂覆硅油/可食用油

将硅油或可食用油缓慢滴到步骤（5）所获取的样品表面，使表面存在薄薄一层硅油或可食用油，即可得到所述的仿生海洋防污皮肤。

6.根据权利要求5所述的仿生海洋防污皮肤的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的牺牲粒子为NaCl颗粒和/或葡萄糖颗粒。