[發明專利]基于預變形處理調控形狀記憶合金疏水性的方法

在審

• 申請號: 202110280718.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113083638A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王飛;鄭志強;黃平
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;B05D7/14;B05D7/24;B24B1/00;C09D183/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種基于預變形處理調控形狀記憶合金疏水性的方法。本發明是以形狀記憶合金作為基底，通過前期壓痕預變形處理，利用形狀記憶合金的溫控變形特性使其表面產生大量微觀凸起結構。實現方式為：采用壓頭對形狀記憶合金進行預變形處理，并將壓痕打磨、拋光至平整。對形狀記憶合金基底加熱，可觀察到基底表面出現大量的微觀凸起結構，增強形狀記憶合金表面的疏水性。當樣品冷卻后，形狀記憶合金表面微觀凸起結構消失，疏水性也隨之消失，實現親疏水性能轉換。本發明具有制備過程簡單，親疏水性能轉變效果明顯的優勢。

技術領域

本發明涉及功能材料領域，主要涉及一種基于預變形處理調控形狀記憶合金疏水性的方法。

背景技術

疏水性是材料表面的一個重要特征，通常以接觸角來表征液體對固體表面的疏水性。通常來說，材料表面與水的接觸角小于65°時，該材料表面為親水性表面；當材料表面與水的接觸角大于65°時，該材料表面為疏水性表面。例如生活中常見的荷葉表面及水黽科昆蟲的腿部均呈現疏水性，而金屬、玻璃、陶瓷等材料通常呈現親水性。親水或疏水表面由于具有一系列特殊性能，例如，親水表面有利于提升防結霧、自清潔、粘附性等性能，而疏水表面則具有優異的減阻降噪、抗粘附、耐腐蝕性能，因而在實際生活中有廣泛的應用前景。

材料表面的疏水性取決于表面能與粗糙結構，通常認為材料的表面能越低、表面粗糙結構尺寸越小，越有利于材料表面疏水性提升，因此通過改變這兩種參數即可在材料表面獲得預期的潤濕性。目前較為成熟的制備親水或疏水表面的方法包括激光及等離子體刻蝕、模板印刷、電紡絲、溶膠凝膠、模板擠壓等方法。然而，通過這些方法在材料表面構建微觀粗糙結構后，該結構不能隨著外界刺激實現可逆変化，或是這種變化十分有限，不能滿足實際應用對性能的要求。因此制備得到的表面僅能實現疏水或親水的單一功能，無法實現材料表面疏水性轉換，這使其在微流體、智能光學器件、藥物傳輸以及傳感器等諸多領域的應用受到限制。

發明內容

為了解決上述存在的問題，本發明在于提供一種基于預變形處理調控形狀記憶合金疏水性的方法，實現材料表面在親水-疏水間自由轉換，技術方案如下：

基于預變形處理調控形狀記憶合金疏水性的方法，使用一端有大量圓柱形凸起結構的壓頭對形狀記憶合金表面進行壓痕預變形處理，壓力范圍為10-30MPa，壓力保載時間30-90s，隨后依次用400^#、800^#、1200^#、1500^#、2000^#的砂紙打磨平整，再采用粒徑為0.5μm的拋光劑將基底表面拋光。將樣品浸沒在混合溶液中浸泡0.5-2小時對其進行氟化處理，全過程保持水浴加熱，取出后40-50℃下干燥1-3小時。

所述形狀記憶合金包括但不限于鎳鈦合金、鎳鈦諾合金、鎳鋁合金等具有雙程記憶效應的形狀記憶合金。

所述圓柱形凸起結構的直徑為0.01-0.1mm，相鄰凸起結構距離0-0.1mm。

所述壓頭材料包含但不限于低碳鋼、中碳鋼等鋼材。

所述形狀記憶合金厚度為0.1-1mm。

所述混合溶液為含氟材料與無水乙醇的混合溶液，含氟材料與無水乙醇的質量比為0.02-0.05。

所述水浴加熱溫度為40-55℃。

所述含氟材料包含但不限于十三氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷等。

本發明具有以下優點：

1、制備過程簡單，可大面積制備；

2、材料表面親疏水性能轉變明顯。

附圖說明

圖1：形狀記憶合金經預變形處理后在熱循環條件下疏水性能測試；