[發明專利]一種可控制撞擊液滴反彈方向的超疏水表面及其構建方法

有效

• 申請號: 201710011158.2
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106733555B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 沈一洲;朱春玲;陶杰;謝月涵;王冠宇;金明明
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08;B05D3/12;B05D3/10;B23C3/00;B23H11/00
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 柴淑芳

本發明公開了一種可控制撞擊液滴反彈方向的超疏水表面及其構建方法，所述超疏水表面構建有第一格柵陣列(1)和第二格柵陣列(2)，且所述第一格柵陣列(1)和第二格柵陣列(2)中的格柵陣列相互垂直但不交叉；所述第一格柵陣列(1)不貫穿超疏水表面，第二格柵陣列(2)貫穿超疏水表面；在所述第一格柵陣列(1)和第二格柵陣列(2)結構表面生長有納米線陣列結構，進行液滴撞擊試驗時，液滴反彈離開試樣表面后均朝向未貫穿試樣表面的第一格柵方向偏離，且偏離角度θ均大于5°，具有定向運動的特性。依據本發明提供的方法，制備的可控制撞擊液滴反彈方向的超疏水表面對于超疏水表面工業化應用具有重要的實踐意義。

技術領域

本發明屬于金屬基體表面處理技術領域，特別涉及可控制撞擊液滴反彈方向的超疏水表面及其構建方法。制備的可控制撞擊液滴反彈方向的超疏水表面對促進超疏水表面的工業化應用和基礎研究具有重要的實踐意義。

背景技術

仿生超疏水表面(指表觀接觸角大于150°，滾動角小于10°)因其具有優異的自清潔性、防腐蝕性、流體減阻、防覆冰以及防水性能，在工業生產、日常生活及國防裝備中展示出較強的應用潛力，而引起了各國科研工作者的廣泛研究興趣，期望能夠在金屬材料、無機材料和高分子材料基體表面實現功能化復制[1-3]。

研究表明，一定尺度的微/納米復合結構能夠在固/液界面處形成一層特殊氣膜，使液滴不能夠潤濕固體表面，從而達到超疏水效果。超疏水表面特殊的復合接觸界面引起了較小的實際固/液接觸面積，進而產生強烈的表面斥水性能迫使以一定速度落到固體表面的液滴，能夠在較短時間內反彈離開固體表面。

設計研究出一種特殊的微觀結構，能夠迫使撞擊液滴在反彈離開超疏水表面之后能夠按照所預想的方向運動，對于超疏水材料的工業化使用和基礎研究具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提出一種可控制撞擊液滴反彈方向的超疏水表面及其構建方法，以研究液滴在撞擊超疏水表面后的反彈定向運動機制，從而達到控制水滴反彈運動方向的目的。

本發明的技術方案如下：

一種可控制撞擊液滴反彈方向的超疏水表面，所述超疏水表面構建有第一格柵陣列1和第二格柵陣列2，且所述第一格柵陣列1和第二格柵陣列2中的格柵陣列相互垂直但不交叉；所述第一格柵陣列1不貫穿超疏水表面，第二格柵陣列2貫穿超疏水表面；在所述第一格柵陣列1和第二格柵陣列2結構表面生長有納米線陣列結構。

所述的超疏水表面，所述超疏水表面的基體材料為金屬基體材料鈦及其合金材料。

所述的超疏水表面，所述第一格柵陣列1中的格柵較第二格柵陣列2中的格柵稀疏。

所述的超疏水表面，所述第一格柵陣列1和第二格柵陣列2中的格柵高度、寬度相同。

所述的超疏水表面，第二格柵陣列2中的格柵尺寸為：高度為0.5～0.9mm，寬度為0.1～0.15mm，格柵間隔距離為0.1～0.25mm；第一格柵陣列1中的格柵尺寸為：高度為0.5～0.9mm，寬度為0.1～0.15mm，格柵間隔距離為0.25～0.8mm。

所述的超疏水表面，第二格柵陣列2中的格柵間隔距離為0.25mm；第一格柵陣列1中的格柵間隔距離為0.25～0.65mm，優選為0.35、0.45、0.55、0.65。

所述的超疏水表面的構建方法，包括以下步驟：

1)采用金相砂紙對基體進行打磨，直至表面沒有明顯劃痕，并進行拋光處理，最后采用去離子水、丙酮、無水乙醇以及去離子水依次進行超聲清洗并晾干待用；

2)采用超精細銑床加工工藝對鈦合金表面進行加工制成所述第一格柵陣列1和第二格柵陣列2；

3)采用水熱處理方法，在上述格柵結構表面生長納米線陣列結構；