[發明專利]一種磁力控制的表面可變薄膜及其制作方法

在審

• 申請號: 201810175581.0
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN110218517A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 梁祖珍
• 申請（專利權）人: 好點五峰有限公司
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D125/06;C09D191/00;C09D5/23;C03C17/34
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

本發明公開了一種磁力控制的表面可變薄膜，包括電磁鐵控制層，玻璃支撐基底層，可變微型柱子陣列，聚苯乙烯納米顆粒涂層和潤滑油涂層；所述可變微型柱子陣列位于所述玻璃支撐基底層的上方，包括二維有序地均勻分布和等距排列的三角錐型的微型柱子，由電磁鐵控制其站立或者臥倒，從而達到控制表面特性的功能；制作所述表面可變薄膜的步驟包括可變微型柱子陣列的制備，聚苯乙烯納米顆粒涂層的制備以及潤滑油涂層的制備。

技術領域

本發明涉及一種磁力控制的表面可變薄膜及其制作方法，具體的說是一種通過磁力來控制表面在超疏水性和超光滑性兩種特性之間隨意快速轉變的表面可變薄膜以及制作這種薄膜的方法。

背景技術

一個表面可以通過結構設計和表面處理或者是鍍上特殊涂層從而可以得到高疏水性，高親水性，高粗糙度，高光滑性等等表面特性的改進。然而目前技術上可以實現的是對表面的一種靜態的特性改進，也就是一個表面在設計制作出來之后，其表面特性就已經是固定的了，無法做出反復的動態的調整。為了適應更多應用條件和范圍，需要一個表面可以控制的隨時改變其表面特性，以應付不同的應用情景。

發明內容

本發明的目的是制備一種可以通過控制磁力而控制表面形貌，從而控制表面特性的表面可變薄膜。

這種表面可變薄膜包括了從下到上排列的電磁鐵控制層，玻璃支撐基底層，可變微型柱子陣列，聚苯乙烯納米顆粒涂層和潤滑油涂層。所述電磁鐵控制層位于所述表面可變薄膜的底面，可以通過控制其是否通電二控制其是否具有磁性。所述玻璃支撐基底層位于所述電磁鐵控制層上方，其厚度為1毫米。所述可變微型柱子陣列位于所述玻璃支撐基底層的上方，包括了二維有序地均勻分布和等距排列的三角錐型的微型柱子，這些微型柱子的高度為500微米，與所述玻璃支撐基底層接觸處的最大直徑為15微米，而相鄰微型柱子之間的距離為30微米。所述聚苯乙烯納米顆粒涂層包覆于所述玻璃支撐基底層及所述可變微型柱子陣列中所有微型柱子的表面，而所述潤滑油涂層則包覆于所述聚苯乙烯納米顆粒涂層表面。當電磁鐵通電的時候，所述微型柱子呈豎直站立狀，此時表面表現出來的是一種超疏水性。當表面接觸水時，水滴只能接觸到表面微型柱子上端的尖端部分，而微型柱子之間的空氣形成阻隔氣泡，阻止水滴進一步接觸微型柱子中端或者下端。同時由于微型柱子陣列本身具有彈性，具有一定動能的水滴將會被表面反彈回去。在這種情況下，薄膜的表面表現出來的是防水的超疏水性。當電磁鐵不通電的是，所述微型柱子呈臥倒傾覆狀，此時表面表現出來的是一種超光滑性。當物體包括液體，固體在接觸所述表面時，其接觸到的是微型柱子的側面，并與所述潤滑油涂層直接接觸，相互之間沒有氣泡相隔離。在這種情況下，物體很難穩定地停留在表面上，只要表面傾斜，物體就很容易滑走。所述表面這種可控性的可變特性，使其可以適應更多的應用環境。

制備上述表面可變薄膜，首先將包含了重量比為5%的固化劑的聚二甲基硅氧烷（PDMS）預聚物和羰基鐵微球按照重量比1:3均勻混合，其中羰基鐵微球的直徑為5微米，然后均勻涂抹在玻璃支撐基底上，靜置在一個面積是玻璃支撐基底面積2倍的磁鐵上面，使PDMS預聚物和羰基鐵微球的混合物在磁場的影響 下在玻璃支撐基底上形成均勻等距賠了的微型柱子，在室溫下繼續靜置1天，使交聯反應完成，得到可變微型柱子陣列。然后用氧氣等離子處理，得到親水性表面，然后滴加重量濃度為2.5%的聚苯乙烯納米顆粒的懸浮液，使其完全浸潤整個表面，靜置15分鐘，水蒸發后，聚苯乙烯納米顆粒自組裝在可變微型柱子及玻璃基底表面形成一層聚苯乙烯納米顆粒涂層。接著放入真空腔中，用三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷對表面進行硅烷化處理，處理時間為5小時，然后將全氟化潤滑油（杜邦的氟素油Krytox）用旋涂的方法旋涂在表面上,其中旋涂的旋轉速度為300轉每分鐘，時間為2分鐘，然后旋轉速度增加至1000轉每分鐘，時間為1分鐘，形成一層潤滑油涂層。低速旋涂的作用是使潤滑油充分浸潤所有表面，高速旋涂的作用則是去除多余潤滑油。最后將電磁鐵固定在玻璃支撐基底層的底面，制作得到一種磁力控制的表面可變薄膜。

附圖說明

圖1是本發明所述磁力控制的表面可變薄膜的結構示意圖。