[發明專利]一種制備超疏油表面的毛細成形法

無效

• 申請號: 201210569815.2
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103011063A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李健
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及功能表面制備技術領域，特指一種制備超疏油表面的毛細成形法，其適用于聚合物超疏油表面的制備，尤其適用于簡易條件下的超疏油表面的制備。

背景技術

超疏油表面是指能夠使表面張力較小的液滴（如油液液滴）在其表面呈現大接觸角（>130°）的表面。由于能夠使油液液滴具有較大的接觸角，該表面將超疏水表面的性能拓展到了油液環境，可實現更加優異的自潔和減阻性能。因此，超疏油表面在近年來得到了廣泛的關注。

為了實現表面的超疏油性能，目前主要通過在表面上構造二次凹槽結構來實現（一種新型超疏油表面結構設計方法，國家發明專利，申請號CN201010132465.4；Ahuja?A,Taylor?J?A,Lifton?V，Sidorenko?A?A,Salamon?T?R,Lobaton?E?J,Kolodner?P，Krupenkin?T?N.Nanonails:A?Simple?Geometrical?Approach?to?Electrically?Tunable?Superlyophobic?Surfaces.Langmuir2008,24:9-14.和Tuteja?A,Choi?W，Ma?M,Mabry?J?M,Mazzella?S?A,Rutledge?G?C,McKinley?G?H,Cohen?RE.Designing?Superoleophobic?Surfaces.Science2007,318:1618-1622.）。這種二次凹槽結構具有如附圖1所示的特點（即在表面基底1上的微納結構2的頂端截面面積大于微納結構2上靠近表面基底1部位的截面面積，微納結構2的頂端寬度大于底端寬度）。由于二次凹槽結構的存在，表面張力較小的液體不能沿微結構的側壁滑落到表面的基底上，從而可以在液體與表面的接觸界面上構造出液氣界面和液固界面共同形成的復合界面。根據Cassie理論，這種界面可使液滴在表面上呈現較大的接觸角，對油液來說，即實現了表面的超疏油性能。

目前，構造超疏油表面的難點在于二次凹槽結構的制備。由于二次凹槽結構形式復雜，若采用模板法制備則難以實現脫模，所以目前通常采用Bosch工藝和靜電紡絲來實現超疏油表面上的二次凹槽的制備。其中的Bosch工藝是微納結構加工中的典型工藝，可較為精確地控制結構的側壁形狀，所以可以使結構的不同截面具有不同面積，尤其可實現超疏油表面所需要的二次凹槽結構的制備。然而Bosch工藝需要在專門的等離子體刻蝕設備上才能實現，而且其工藝復雜，需要較高的真空度要求，這些問題限制了Bosch工藝在超疏油表面制備方面的推廣。制備二次凹槽結構的另一種方法是靜電紡絲方法。該方法通過將微細圓柱狀的細絲沉積在基底上從而構造出二次凹槽結構，由于效率較高，目前在研究領域已得到廣泛使用。然而，由于該方法中細絲的直徑很小，構造的二次凹槽結構深度有限。這種有限深度的二次凹槽結構使表面的超疏油性能及其穩定性都受到影響。同時，由于細絲排布的規律難以控制，所以采用該方法難以實現二次凹槽結構的可控制備。

總之，目前制備超疏油表面方法中，Bosch工藝需要價格高昂的設備且制備過程復雜，而靜電紡絲方法中，制備二次凹槽結構的可控性差，這在很大程度上影響了表面的超疏油性能及其穩定性。為實現可控超疏油表面的簡易制備，本發明提出一種基于液態聚合物的毛細效應的毛細成形法。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于制備超疏油表面的毛細成形法，實現簡易條件下的聚合物材料的超疏油表面的可控制備。

本發明按下述技術方案實現：

一種用于制備超疏油表面的毛細成形法，是：用預先制備好的微納結構表面作為模板，將模板放置于一覆蓋有液態聚合物薄膜的光滑平直基底上，經接觸后將模板與基底分開5~50μm，分離的速度范圍在0.1μm/s到5μm/s之間，液態聚合物在毛細力的作用下聚集在微納結構和基底的間隙中，此時對液態聚合物進行固化即可實現二次凹槽結構的制備。

上述方法中，所采用的模板可以通過多種方法制備，需要保證模板上的微納結構的頂端處于同一平面。

上述方法中，在光滑平直基底上覆蓋液態聚合物薄膜的方法是首先將少量（體積<20μL）液態聚合物滴加在光滑平直基底上，再通過勻膠等方法使液態聚合物在光滑平直基底上鋪展為厚度在0.1μm到20μm之間的薄膜。

上述方法中，液態聚合物可以是常態下為液體的聚合物且可通過光固化或熱固化的聚合物，也可以采用熱塑性聚合物，此時需要將聚合物加熱至其熔點以上以保證其處于液態。