[发明专利]一种超疏水防污减阻材料制备方法

权利要求书

1.一种超疏水防污减阻材料制备方法，其特征在于，工艺过程是：首先，以高分子物质为原材料制备仿生“爪形”结构基体，然后通过化学镀与电沉积相结合的方法处理仿生“爪形”结构基体，使其表面金属化并在其上制备多层级多尺度的“毫米-微米-纳米”的多级结构，最后，通过长链烷酸浸泡法改性使其具有疏水特性，得到超疏水防污减阻材料；其中，多层级多尺度“毫米-微米-纳米”的多级结构与长链烷酸的疏水特性共同作用，实现超疏水防污减阻材料的超疏水特性，达到防污减阻的目的；仿生“爪形”结构基体由若干个按等边三角形点阵排列的微结构单体与基座相结合形成，微结构单体分为上下两部分，上半部分由四个直径d、高度h和倾斜角度a均相同但倾斜方向均不同的斜圆柱体组成的“爪形”结构体，斜圆柱体的直径d为300-900μm，高度h为400-1800μm，四个斜圆柱的底面在同一平面且圆心间组成一个边长等同于斜圆柱体直径d的正方形，斜柱体与正方形之间的倾斜角度a为30°-60°，倾斜方向与正方形的形心与该圆心组成的射线方向相同，下半部分是直径D为600-1800μm和高度H为600-1800μm的圆柱体。

2.根据权利要求1所述的超疏水防污减阻材料制备方法，其特征在于，具体工艺过程包括制备仿生“爪形”结构基体、制备多级结构和制备超疏水防污减阻材料共三个步骤：

(一)制备仿生“爪形”结构基体

以包括树脂和橡胶的高分子物质为原材料，通过包括3D微纳打印、模板压印、精密机械加工、精密微电铸和精密微电解的方法制备仿生“爪形”结构基体；

(二)制备多级结构

按照如下步骤依次处理仿生“爪形”结构基体：

置于无水乙醇中超声10-20min，

置于粗化液中在温度为50-60℃的条件下加热20-30min，

置于敏化液中在温度为25-35℃的条件下加热10-20min，

置于活化液中在温度为30-40℃的条件下加热10-20min，

置于化学镀液中在温度为25-45℃的条件下加热20-40min，

将仿生“爪形”结构基体和与其尺寸相同的铜片以固定间距为10-40mm的状态置于电沉积液中，将仿生“爪形”结构基体与电沉积设备的阴极连接，将铜片与电沉积设备的阳极连接，选择恒电流模式，在电沉积设备的两个电极上施加1-10A的直流电流，电沉积2-20min后，得到在仿生“爪形”结构基体上形成的多级结构；

(三)制备超疏水防污减阻材料

将步骤(二)制备的沉积有多级结构的仿生“爪形”结构基体浸泡于0.5-2％(w/v)的长链羧酸无水乙醇溶液中反应5-20s，取出后静置至表面干燥，得到“毫米-微米-纳米”多层级多尺度的具有水下空气层的超疏水防污减阻材料。

3.根据权利要求1或2所述的超疏水防污减阻材料制备方法，其特征在于，长链羧酸包括十酸、月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸。

4.根据权利要求2所述的超疏水防污减阻材料制备方法，其特征在于，步骤(二)中每两个步骤之间均用超纯水和无水乙醇分别润洗三次。

5.根据权利要求2所述的超疏水防污减阻材料制备方法，其特征在于，粗化液中的三氧化铬含量为350-400g/L，硫酸含量为210-240mL/L；敏化液中的氯化亚锡含量为20g/L，盐酸含量为45mL/L，能够防止敏化液被氧化的锡粒含量为1-5g/L；活化液中的硝酸银含量为6g/L，氨水含量为8-10mL/L；化学镀液的pH值为11-12，其中，五水硫酸铜含量为12g/L，质量百分比浓度为36-38％的甲醛含量为16mL/L，酒石酸钾钠含量为60g/L，七水硫酸镍含量为1.2g/L，氢氧化钠含量为7g/L，其中之间；电沉积液中的五水硫酸铜含量为35-45g/L，硫酸含量为25-35mL/L。

6.根据权利要求1所述的超疏水防污减阻材料制备方法，其特征在于，任意两个相邻的微结构单体的间距为400-9000μm，且为斜圆柱体的高度h的1.0-1.5倍。

7.根据权利要求1所述的超疏水防污减阻材料制备方法，其特征在于，基座的边长为20-300m，高度为3mm。