[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

技術領域

本發明涉及材料研究模型化和模擬、材料(計算)設計與制備領域，特指通過對微結構表面潤濕模式轉換過程從能量角度進行理論分析、對微結構表面的穩定超疏水性進行實驗檢驗，以實現穩定性超疏水表面可控設計與制備的一種方法，可適用于方柱陣列微結構表面、圓柱陣列微結構表面等多種類型的表面。

背景技術

超疏水表面一般是指與水的接觸角θ大于150°的表面，它在工農業生產和人們的日常生活中都有著極其廣闊的應用前景。基于仿生的思想，通過在材料表面構建微觀粗糙結構來實現材料表面的超疏水性能，可使得材料具有優越的自潔特性，從而大大提高材料的防污染、抗氧化、抗腐蝕、抗老化等能力。因此，具有穩定超疏水性的微結構表面具有極大的應用價值。

通常，粗糙的固體材料表面與液滴的接觸有兩種情況：完全潤濕時，液滴填充于粗糙表面上的凹坑形成“潤濕表面”，這種接觸形式稱為潤濕接觸；不完全潤濕時，液滴不填充于粗糙表面上的凹坑而位于粗糙突起的頂部形成“復合表面”，這種接觸形式稱為復合接觸。這兩種接觸形式分別定義了粗糙表面上液滴的兩種潤濕模式，即Wenzel模式和Cassie模式，其分別對應于Wenzel理論(公式(1))和Cassie理論(公式(2))，表示如下：

cosθrW=rcosθe---(1)]]>

其中θ_r^W和θ_r^C分別表示潤濕表面和復合表面上的液滴的表觀接觸角；θ_e為平直固體表面上液滴的楊氏接觸角(亦即本征接觸角)；r為粗糙度因子，表示粗糙表面的實際面積與其投影面積之比；_s表示固體表面突起所占的面積分數。對于方柱陣列微結構表面，N.A.Patankar、B.Ho、鄭黎俊等國內外眾多學者已經研究過其微結構幾何參數與表觀接觸角之間的函數關系，通過理論分析得出了Wenzel模式和Cassie模式下方柱陣列微結構表面表觀接觸角的理論預測公式，即：

cosθrW=[1+4ah(a+b)2]cosθe---(3)]]>