[發明專利]基于能量分析的穩定超疏水表面可控設計方法

無效

• 申請號: 200810019239.8
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN101216406A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 周明;李保家;吳春霞;李健;蔡蘭
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

1.基于能量分析的穩定超疏水表面可控設計方法，其特征是首先，建立具有方柱陣列或者圓柱陣列微結構的表面模型，針對具體的表面微結構形貌，推導出液滴在該微結構表面的表觀接觸角的理論預測公式；同時，對微結構表面C/W轉換的過程進行能量分析，建立C/W轉換的能量角度理論判據，推導出有關能量參量的計算公式；接著，對已建立的表面微結構進行幾何參數預設計，利用以上推導出的公式計算液滴在微結構表面的表觀接觸角以及C/W轉換的過程中的各能量參量；然后，比較相關能量參量的大小關系，以此為依據，利用建立的C/W轉換的能量判據對微結構表面C/W轉換的可能性進行理論預測，根據預測結果初步判斷能否獲得穩定超疏水表面，若可能發生C/W轉換，則重新進行幾何參數預設計并進行相應的后續操作；最后，按以上預設計的微結構幾何參數進行微結構表面的實驗制備，并測試其超疏水性及超疏水穩定性，根據測試結果最終判斷是否獲得了真正的穩定超疏水表面，若表面不具備穩定超疏水性，則重新建立微結構表面模型并進行相應的后續操作；其中所述的微結構表面表觀接觸角理論預測公式是根據所設計的具體微結構形貌，將其用微結構的幾何參數，即對于方柱陣列微結構表面，幾何參數為方柱頂面邊長、方柱間距和方柱高度；對于圓柱陣列微結構表面，幾何參數為圓柱半徑、圓柱間距和圓柱高度來表示，并分別代入Wenzel模式和Cassie模式中推導出相應微結構表面表觀接觸角的理論預測公式。

2.根據權利要求1所述的基于能量分析的穩定超疏水表面可控設計方法，其特征是C/W轉換的能量角度理論判據的建立：設重力勢能改變的大小為G_g，設外加能量的大小為G_E。定義液滴發生C/W轉換過程中液滴的最大能量為G_B，C/W轉換前后液滴達到平衡時的能量分別為G_C和G_W：若G_B＞G_C，且G_C＞G_W，則液滴發生自發轉換的條件為：G_g≥(G_B-G_C)；若G_g＜(G_B-G_C)，則當滿足G_g+G_E≥(G_B-G_C)時，發生被動轉換；若G_B＞G_C，且G_C≤G_W，不可能發生自發轉換；除非有外加能量G_E，使得G_E≥(G_B-G_C)才能發生被動轉換，若G_B≤G_C，且G_C＞G_W，此時總會發生自發轉換；若G_B≤G_C，且G_C≤G_W，被動轉換的條件為：G_F≥(G_W-G_C)。