[发明专利]一种洁具陶瓷仿生超疏水/超低粘附表面的制备方法

权利要求书

1.一种洁具陶瓷仿生超疏水/超低粘附表面的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：

(1)洁具陶瓷表面的预处理

将洁具陶瓷加工成片状或按设计的要求加工成所需大小，然后使用金相试样磨抛机进行机械研磨及抛光，再将表面抛光后的洁具陶瓷样品放在盛有去离子水的超声波清洗仪中清洗，超声清洗除去材料表面杂质，然后放入恒温鼓风烘箱中于40-90℃下烘干，再使用无水乙醇清洗，清洗干净后，将所述洁具陶瓷表面用冷风吹干或室温自然晾干，得到洁净的洁具陶瓷样品，准备进行表面仿生双尺度微纳结构制备；

(2)使用飞秒激光表面加工技术制备仿生双尺度微纳结构

采用飞秒激光在预处理后的洁具陶瓷表面进行激光刻蚀，在洁具陶瓷表面形成仿生双尺度微纳结构，即在洁具陶瓷表面形成排列有序的周期性微米级类乳突状结构，类乳突状结构上密集分布有纳米级颗粒棒状结构；所述飞秒激光刻蚀的具体参数为：激光脉宽为260-290fs，单脉冲能量为2.7-3.8μJ，频率为50-1000kHz，扫描速度为30-900mm/s，扫描间距为10-240μm，扫描次数为5-40次，扫描路径为网格状；

(3)对洁具陶瓷的再清洗

将激光加工后的洁具陶瓷表面进行超声波清洗，去除刻蚀后洁具陶瓷表面烧蚀的熔融粒子或杂质粒，然后将洁具陶瓷表面用冷风吹干或室温自然晾干。

2.根据权利要求1所述的一种洁具陶瓷仿生超疏水/超低粘附表面的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中对洁具陶瓷表面进行预处理包括对洁具陶瓷表面进行粗磨，精磨，抛光和清洗；机械研磨所用碳化硅砂纸目数为80#至3000#，机械抛光所用抛光布为尼龙抛光布，抛光膏为W0.5的金刚石抛光膏。

3.根据权利要求1所述的一种洁具陶瓷仿生超疏水/超低粘附表面的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中对试样进行超声清洗的所用液体依次为去离子水和无水乙醇，清洗时间为8-15分钟。

4.根据权利要求1所述的一种洁具陶瓷仿生超疏水/超低粘附表面的制备方法，其特征在于：在洁具陶瓷表面所制得的结构具有仿生双尺度微纳结构，仿生模板包括不限于：表面为周期性微米级类乳突状结构，类乳突状结构上密集分布有纳米级颗粒棒状结构的荷叶模板、顶部光滑，底部粗糙且具备各向异性的稻叶模板、周期性阵列的六方微坑结构昆虫复眼的多种具有特殊浸润性的生物表面；加工后洁具陶瓷表面的液滴静态接触角大于150°、滚动角小于10°，呈现超疏水性/超低粘附特性，且性能稳定。

5.根据权利要求1所述的一种洁具陶瓷仿生超疏水/超低粘附表面的制备方法，其特征在于：该制备方法需要用到的加工设备有飞秒激光发射器(1)，二分之一波片(2)，偏振分光镜(3)，快门(4)，反射镜(5)，非球透镜(6)，洁具陶瓷(7)，加工平台(8)和控制计算机(9)。如图3所示，其中，二分之一波片(2)设置在飞秒激光发射器(1)的前方，偏振分光镜(3)设置在二分之一波片(2)的前方，快门(4)设置在偏振分光镜(3)的前方，反射镜(5)设置在快门(4)的前方，非球透镜(6)设置在反射镜(5)的下方，快门(4)与工业控制计算机(9)相连接。加工平台(8)设置在非球透镜(6)的下方，加工平台(8)与控制计算机(9)相电连接。洁具陶瓷(7)设置在加工平台(8)上、非球透镜(6)的下方。

6.根据权利要求1所述的一种洁具陶瓷仿生超疏水/超低粘附表面的制备方法，其特征在于：所述飞秒激光刻蚀的具体参数为：激光脉宽为260-290fs，单脉冲能量为2.7-3.8μJ，频率为50-1000kHz，扫描速度为30-900mm/s，扫描间距为10-240μm，扫描次数为5-40次，扫描路径为网格状。