[發明專利]一種具有疏水性微結構的鈦硅碳陶瓷結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201810088541.2
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108394035A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 周超蘭;魯艷軍;伍曉宇;李烈軍;吳夢澤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種具有疏水性微結構的鈦硅碳陶瓷結構，包括鈦硅碳陶瓷工件，所述鈦硅碳陶瓷工件的工作面上均勻設置有由若干平行工作面長度方向的縱向微溝槽結構組成的微槽陣列結構，所述縱向微溝槽結構的深度為50～200μm，各個微溝槽結構的間距為60～1000μm。本發明還公開了一種具有疏水性微結構的鈦硅碳陶瓷結構的制備方法。本發明效果如下：（1）微細電火花放電加工，可以加工出高質量、形狀規則整齊的微溝槽結構，且有較高的形狀精度；（2）本發明的加工方法可在其表面加工出微溝槽結構，微尺度可控制到數百微米乃至數微米，也可控制形狀特征；（3）與傳統的陶瓷工件相比，具有微結構陣列的陶瓷工件具有較好的疏水性功能。

技術領域

本發明涉及精密微細制造領域，具體涉及一種具有疏水性微結構的鈦硅碳陶瓷結構及其制備方法。

背景技術

鈦硅碳（Ti₃SiC₂）陶瓷，它具有陶瓷的高熔點、高化學穩定性、高耐磨性等特點，而且它還具有金屬的導電性、導熱性、高韌性、高溫塑性及很好的可加工性。它是一種具有金屬性的“軟”陶瓷，具有很廣闊的應用前景。

在化學里，疏水性指的是一個分子與水互相排斥的物理性質。性質理論根據熱力學的理論，物質會尋求存在于最低能量的狀態，而氫鍵便是個可以減少化學能的辦法。水是極性物質，并因此可以在內部形成氫鍵，這使得它有許多獨別的性質。但是，因為疏水物不是電子極化性的，它們無法形成氫鍵，所以水會對疏水物產生排斥，而使水本身可以互相形成氫鍵。這即是導致疏水作用的疏水效應，因此兩個不相溶的相態將會變化成使其界面的面積最小時的狀態。這一效應可以在相分離的現象中被觀察到。

高度疏水性表面已經在自然界中得到認識，或許最普遍的是荷葉以及蟬翼上的表面。由于具有疏水性特性，因此荷葉能夠通過在水滴滑離其表面時沖洗掉粉塵粒子和碎屑來進行自動清潔。這種自動清潔的能力在許多現代應用中是合乎需要的。目前，針對陶瓷材料鈦硅碳陶瓷的疏水性研究尚處在萌芽階段，針對這種情況，申請人率先在鈦硅碳陶瓷應用領域展開疏水性研究，并取得了不錯的成績。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種具有疏水性微結構的鈦硅碳陶瓷結構及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種具有疏水性微結構的鈦硅碳陶瓷結構，包括鈦硅碳陶瓷工件，所述的鈦硅碳陶瓷工件的工作面上均勻設置有由若干平行工作面長度方向的縱向微溝槽結構組成的微槽陣列結構，所述縱向微溝槽結構的深度為 50～200μm，各個微溝槽結構的間距為60～1000μm。

作為優選方案，所述的縱向微溝槽結構的橫截面為V形或矩形，當所述的縱向微溝槽結構的橫截面為V形時，其夾角為30～90°。

作為優選方案，所述鈦硅碳陶瓷工作面還設置有若干垂直于所述鈦硅碳陶瓷工作面長度方向的橫向微溝槽結構，所述橫向微溝槽結構的深度為 500～700μm，各個橫向微溝槽結構的間距為60～700μm。

作為優選方案，所述的橫向微溝槽結構的橫截面為V形或矩形，當所述的橫向微溝槽結構的橫截面為V形時，其夾角為30～90°。

作為優選方案，所述鈦硅碳陶瓷工作面尺寸為：15～80 mm×5～30mm。

一種如所述具有疏水性微結構的鈦硅碳陶瓷結構的制備方法，包括步驟：

步驟一、選定鈦硅碳陶瓷工作面，所述的工作面包括平面、規則表面或不規則表面；

步驟二、設計微溝槽結構和加工路徑；

步驟三、利用慢走絲線切割的電火花放電加工方法加工微槽陣列結構：按照設計的微溝槽結構和加工路徑，在慢走絲電火花加工機床上將鈦硅碳陶瓷工作面上通過電火花放電加工方法加工出微槽陣列結構。