[发明专利]一种滑动表面、制备方法及其应用

说明书

本发明属于金属及合金材料的表面处理技术领域，涉及一种金属表面持久防腐蚀抗结冰的滑动表面的构建方法及其应用。制备步骤包括以下几步：对铝基底进行处理，形成带多孔结构层的基底；将带多孔结构层的基底浸泡在缓蚀液中，得到缓蚀后的基底；以巯基硅烷偶联剂对缓蚀后的基底进行化学修饰，干燥后，将润滑液滴涂在表面，光固化后获得滑动表面。所得滑动表面对各种复杂液体都具有良好的防粘附效果，不仅可满足金属对表面防腐蚀防结冰易滑动的性能要求，还可满足在实际应用环境中对金属表面防腐抗结冰超润滑的持久性的要求。

技术领域

本发明属于金属及合金材料的表面处理技术领域，涉及一种多孔结构的滑动表面及其制备方法和应用。

背景技术

目前，金属及合金材料在轨道交通、航天航空、输电线路及海洋产业中发挥着不可替代的作用。然而，大多数金属及其合金材料在服役过程中易受到腐蚀，且在严寒环境下，金属材料表面极易发生结冰结霜。金属腐蚀和结冰问题每年都造成了大量的经济损失和严重的安全隐患。因此对金属表面金属处理以提高其防腐蚀、抗结冰性能具有重要意义。

在金属基底上构建超疏水表面是一种提高其耐腐蚀、抗结冰性能的有效方法，这类表面主要依靠微纳粗糙结构捕获空气形成空气垫来实现疏液效果，但由于一般的微纳结构极易在外界冲击下被破坏，而现有牢固的超疏水表面构建方法往往较复杂且构建成本较高，因此难以满足实际应用的要求。2011年哈佛大学提出猪笼草仿生润滑表面，即滑动液体注入多孔表面后，因其独特的液体排斥性能、防污和压力稳定性而受到广泛关注（[Wong,T.-S., et al. (2011). Bioinspired self-repairing slippery surfaces withpressure-stable omniphobicity. Nature 477(7365): 443-447.]）。通常，滑动液体注入多孔表面是在基材表面构建一个具有多孔结构的疏水或超疏水表面，再将低表面能的润滑剂注入到多孔结构中，通过润滑液在表面形成的润滑层排斥水和其他液体。但研究表明，润滑表面在服役过程中，润滑液容易挥发或被表面液体移动的剪切力带走，润滑液流失将影响这类表面的长效防护效果。近年来，不少文献报道了提升润滑表面稳定性的方法：如专利号CN108976460A提出了一种含有润滑层的MOF膜材料，其选用高分子材料作为基底，金属有机框架材料，并通过马来酸酐的接枝作用提升两者间的作用力，再将润滑液涂覆在MOF膜材料表面，MOF膜材料具有致密的微纳复合结构，能起到吸附以及固定低表面能润滑液的作用，从而提升润滑表面的耐久性。专利号 CN 105237797A 提出一种具有凹槽状基底润滑表面材料的制备方法，通过水热法在带有多级凹槽状基底上生长四氧化三钴，形成二级微纳米结构，进而用全氟润滑液浸泡，制得润滑表面，微纳米结构能有效抑制润滑液的流出，使表面长期保持润滑性。但上述两类方法往往都是仅通过物理作用提升滑动表面的稳定性，比如微纳米粗糙结构的毛细管作用，但在长期的服役过程中，物理作用容易失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有滑动表面在使用过程中，受到环境影响，润滑液体容易流失从而导致滑动表面失效，相应的防腐蚀，抗结冰等功能性丧失的问题，提供了一种结合了物理作用力和共价接枝化学力共同作用的滑动表面及其制备方法，操作简单易行、条件温和，对各种复杂液体都具有良好的防粘附效果，稳定性强。

一种滑动表面的制备方法，包括：

对铝基底进行处理，形成带多孔结构层的基底；

将带多孔结构层的基底浸泡在缓蚀液中，得到缓蚀后的基底；

以巯基硅烷偶联剂对缓蚀后的基底进行化学修饰，干燥后，将润滑液滴涂在表面，光固化后获得滑动表面。

优选的，所述多孔结构层的孔径为10~40nm。