[發(fā)明專利]一種人造超潤濕荷葉狀Janus薄膜的制備

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• 申請日: 2019-04-07
• 公開（公告）號: CN111791402A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈華杰;楊玉山;王秋華;唐藝秦;邱堅
• 申請（專利權(quán)）人: 西南林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B29C33/40
• 分類號: B29C33/40;B29C33/42;B29C39/02;C08L29/14;C08L83/04;C08J5/18;B29K29/00;B29L7/00
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本發(fā)明涉及一種人造超潤濕荷葉狀Janus薄膜的制備，特別涉及一種具有超潤濕性表面的仿生荷葉表面微結(jié)構(gòu)超潤濕薄膜。方法：采用軟印刷技術(shù)，經(jīng)過兩次復(fù)形和轉(zhuǎn)錄后，在固化的PDMS彈性體表面進(jìn)行仿生精細(xì)修飾，制備了與荷葉微納米結(jié)構(gòu)相類似的超潤濕Janus薄膜。本發(fā)明在PDMS彈性體表面仿生構(gòu)建超潤濕表面，仿生人造荷葉狀表面的超潤濕特性，作為制備的Janus薄膜具有納米類荷葉狀的超親水表面和十二烷醇修飾的超疏水。Janus薄膜的超疏水和超親水側(cè)的水接觸角分別大于150°和5°，表明在一個PDMS彈性體上制備了Janus潤濕性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超潤濕界面技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種人造超潤濕荷葉狀Janus薄膜的制備。

背景技術(shù)

木材是大自然賦予人類最寶貴的財富。木材品種眾多，功能各異，由于木材的自然特性，其用途十分廣泛。木材主要用于工程和工業(yè)兩大領(lǐng)域，包括建筑、軍工、車船、紡織、人造板、工農(nóng)用具、家具、樂器、運動器械、木制品、枕木、橋梁、碼頭河堤樁木等。木材是多孔性、各向異性的天然有機(jī)高分子化合物，容易腐朽和蟲蛀，作為沿海建筑材料或木船時，常為海生鉆孔動物所侵害，木材易于燃燒，引起火災(zāi)等許多不可避免的天然缺陷，而水分對木材的腐蝕性能影響特別大，因此對木材表面進(jìn)行修飾和處理，使其疏水性增強(qiáng)，進(jìn)而實現(xiàn)木材資源的合理利用、高效利用和可持續(xù)發(fā)展，以及不斷的提高人類的生活質(zhì)量。

表面潤濕性是材料表面的一種特性，主要取決于表面能和表面結(jié)構(gòu)。許多研究報告稱，粗糙度與低表面能材料的結(jié)合會導(dǎo)致了表面的性能。自然界中的許多生物表面結(jié)構(gòu)經(jīng)過數(shù)十億年的進(jìn)化演變而來。此外，進(jìn)化過程賦予了許多功能植物表面奇異的特性，例如自清潔和低附著力。最著名的例子就是超潤濕荷葉表面。據(jù)報道，在常溫條件下觀察到，蓮葉表面均覆蓋著一種粒度較粗的高純度蠟，使得荷葉的水接觸角高于150°，滑動角度低于10°，顯示超潤濕性和自清潔效果。

受荷葉效應(yīng)的啟發(fā)，近幾年來在低表面能和高表面能表面進(jìn)行研究，并取得了迅速的進(jìn)展。因此，它可以使木材表面從親水表面向疏水表面移動，從而有效地防止水分的入侵與破壞。這類表面的關(guān)鍵就像蓮花表面一樣，有粗糙的表面形貌和低的表面化學(xué)能。合成方法有：溶液法、溶膠凝膠法、凝固法、等離子體法等。但目前國內(nèi)相關(guān)超潤濕材料研究實驗條件苛刻，開展工藝及其復(fù)雜，步驟繁瑣，成本較高，不適合大批量生產(chǎn)或者工業(yè)化生存。本發(fā)明受荷葉自清潔超潤濕結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，利用簡單易行的模板壓印修飾的方法，制備仿省人造超潤濕荷葉狀Janus薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種人造超潤濕荷葉狀Janus薄膜的制備，可以實現(xiàn)Janus薄膜的超潤濕性能。

本發(fā)明提出一種人造超潤濕荷葉狀Janus薄膜的制備，其特征在于：具體包括幾個步驟：

（1）PDMS混合液，主劑PDMS與固化劑的體積比為10:1;

（2）將（1）種混合物倒入硅片表面，脫氣一定時間，一定溫度固化一定時間，將PDMS彈性體從Si片表面剝離，再固化24h，切成方形；

（3）制備PVB混合溶液;

（4）將潔凈的鮮荷葉平放在培養(yǎng)皿中，然后倒入（1）中混合液，干燥固化，得到PDMS模板;

（5）將（3）中混合物包覆在PDMS彈性體表面，用（4）中的模板進(jìn)行第二次復(fù)形，一定溫度固化，剝離模板，可得到具有荷葉狀表面結(jié)構(gòu)的超潤濕材料。

上述的一種人造超潤濕荷葉狀Janus薄膜的制備，優(yōu)選的，所述步驟（1）中固化劑為184-硅橡膠。

上述的一種人造超潤濕荷葉狀Janus薄膜的制備，優(yōu)選的，所述步驟（2）中的一定時間為1h；一定溫度為60°C。

上述的一種人造超潤濕荷葉狀Janus薄膜的制備，優(yōu)選的，所述步驟（3）中的混合溶液由PVB、無水乙醇、OTS、正硅酸乙酯、過硫酸銨、TMOTS和PDMS制得。