[發明專利]一種具有奇異微結構的超疏水薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810646538.8
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108545694B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 蔡安江;周嘉瑋;葉向東;張學鋒
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種具有奇異微結構的超疏水薄膜及其制備方法，包括：在金屬板上加工通孔微陣列圖形結構；在下電極板上旋凃一層熱固性聚合物聚二甲基硅氧烷；金屬通孔模板放置在聚合物涂層上方并形成微接觸；將上電極板與下電極板組成一對平面電極，上電極板和金屬通孔模板之間留有預設的空氣間隙，上電極板與下電極板通入高壓電源并保持，使聚合物受到的電場力大于自身的表面張力，直至聚合物成型結束；將成型結束的聚合物固化，獲得具有奇異微結構的超疏水薄膜。本發明的制備方法是基于電場誘導的制備方法，無需昂貴的低表面能材料，工藝簡單，成本較低；制備過程中無需使用有毒的苯系物，有利于工程中的大規模應用。

技術領域

本發明屬于超疏水薄膜技術領域，特別涉及一種具有奇異微結構的超疏水薄膜及其制備方法。

背景技術

超疏水材料在自清潔、抗結冰、流體減阻力等方面有著廣闊的應用前景，構筑超疏水表面主要考慮兩個因素：一是材料具有低表面能，二是提高表面的粗糙度。現有的超疏水薄膜的制備方法主要有溶膠凝膠法、化學氣相沉積法、刻蝕法，陽極氧化法等，這些方法普遍存在的缺點是工藝復雜，成本較高，需要昂貴的低表面能材料，且部分工藝的制備過程中還需使用有毒的苯系物，不能在工程中的大規模應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有奇異微結構的超疏水薄膜及其制備方法，以解決上述存在的技術問題。本發明的制備方法是基于電場誘導的制備方法，無需昂貴的低表面能材料，工藝簡單，成本較低；制備過程中無需使用有毒的苯系物，有利于工程中的大規模應用。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種具有奇異微結構的超疏水薄膜，所述超疏水薄膜由聚二甲基硅氧烷制成，超疏水表面具有雙層奇異微結構，接觸角大于150°，滾動角小于5°。

一種具有奇異微結構的超疏水薄膜的制備方法，包括以下步驟：

A、在金屬板上加工通孔微陣列圖形結構，制得金屬通孔模板；

B、取兩個具有導電性的平板分別作為上電極板和下電極板，在下電極板上涂一層熱固性聚合物聚二甲基硅氧烷；

C、將步驟A制得的金屬通孔模板放置在聚合物涂層上方并形成微接觸，聚合物在自然毛細力的作用下能夠在金屬模板通孔中預成型形成突起的微結構陣列；

D、將上電極板與下電極板組成一對平面電極，上電極板和金屬通孔模板之間留有預設的空氣間隙，上電極板與下電極板與高壓電源連接，上電極板與下電極板通入高壓電源并保持，使聚合物受到的電場力大于自身的表面張力，直至聚合物成型結束；

E、將步驟D成型結束的聚合物固化，獲得具有奇異微結構的超疏水薄膜。

進一步的，步驟A中，金屬板的厚度為30-50μm，采用曝光腐蝕工藝加工圓形通孔微陣列圖形結構，圓形通孔直徑為50-80μm，相鄰通孔之間的間距為50-80μm。

進一步的，步驟A中，金屬板為304不銹鋼，獲得金屬通孔模板后，金屬通孔模板通過全氟硅烷進行表面修飾，用于降低金屬通孔模板的表面能。

進一步的，步驟B中，上/下電極板為ITO玻璃或高摻雜的導電硅片。

進一步的，步驟B具體為：用勻膠機在ITO玻璃或高摻雜硅片上旋涂一層熱固性聚合物聚二甲基硅氧烷，聚合物聚二甲基硅氧烷薄膜的厚度為30-50μm。

進一步的，步驟C中，突起的微結構陣列中微結構突起的高度為5-15μm。

進一步的，步驟D中，預設的空氣間隙為5-20μm。