[發明專利]一種柔性磁控蘑菇頭表面的制備方法及無磁性制備裝置

有效

• 申請號: 202110409765.0
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113025051B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 李靜;彭憲宇;宋真真;徐高
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K3/08
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 李玉賓

一種柔性磁控蘑菇頭表面的制備方法，涉及磁流變彈性體微結構表面的制作方法及裝置技術領域，包括：步驟1、制備混合溶液；步驟2、噴涂，并形成尖狀微結構；步驟3、利用無磁性制備裝置，制備蘑菇頭狀微結構；步驟4、加熱，使有機溶劑硅油揮發。無磁性制備裝置包括H形支架、壓板、托盤、直線導向機構、及間距微調機構。本發明制備的柔性磁控蘑菇頭表面不僅具有可靠的潤濕性能轉換能力，還具有瞬時響應性和遠程控制能力，且調控過程僅使用磁鐵就可完成。本發明的無磁性制備裝置，能通過調節上頂螺釘的旋轉，主動實現微結構表面與壓板之間距離的精確調控，從而調節蘑菇頭狀微結構的尺寸。

技術領域

本發明涉及磁流變彈性體微結構表面的制作方法及裝置技術領域，具體涉及一種柔性磁控蘑菇頭表面的制備方法及無磁性制備裝置。

背景技術

近年來，具有微納米結構的超疏水表面逐步進入了研究者的視野中，其表面的微納米級復合結構減少了液滴和表面的接觸面積，從而阻止了液滴對表面的浸潤，使得表面表現出超疏水特性。隨著研究的不斷深入，越來越多的具備超疏水性能的材料和表面在生產和生活中也有了廣泛的應用，包括液滴操縱、防污、防冰、自清潔等。

隨著智能技術的發展，對具有智能潤濕性能切換功能的表面有著強烈的需求。此類表面通常通過響應外部刺激，進而改變微觀結構和表面化學性能，以此表現出潤濕性切換能力。目前已經有利用光照、溫度、PH值等外部刺激來可逆性地改變表面微觀形貌以實現潤濕性能可逆切換的方法，但其響應過程較為緩慢；而電場雖能實現瞬時響應，但又存在耗能、安全性等問題。此外，這些具有動態可控的微結構大多數涉及精密制造技術、電化學技術、光刻技術等相對復雜的制備過程，成本高且耗時大。因此，如何在實現瞬時調控潤濕性能轉換的同時，保證工藝的簡單性以及適用性，是目前所面對的挑戰。

磁場調控擁有便利性、瞬時響應性、遠程可控性以及安全性等眾多優點，許多科研人員嘗試通過調節磁場來控制各種磁敏智能軟材料(主要包括磁流變膠體和磁流變彈性體)的表面潤濕性能。其中，磁流變膠體因其屬于流體范疇，易流動且發黏，所以適用性較低；而磁流變彈性體由高彈性聚合物基體及分散在其中的微納米級磁性顆粒組成，可以通過磁場變化快速改變物理特性，是智能材料未來技術發展的一項趨勢與熱點。

目前，制作具有類似蘑菇頭形狀微結構的磁流變彈性體微結構表面的方法有軟模法和刮涂法。這些方法的缺陷在于：利用軟模法制備類似蘑菇頭狀微結構需要昂貴的機器和模板，制備成本高，步驟復雜并且不易脫模；利用刮涂法自組裝工藝制備類似蘑菇頭狀微結構難以控制微結構與壓板之間的距離，從而難以調控微結構的尺寸。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種柔性磁控蘑菇頭表面的制備方法及無磁性制備裝置，目的在于去除制備工藝過程中昂貴的機器與模板、復雜的步驟，提高脫模的簡單性，在保證簡單易操作的基礎上，實現微結構與壓板之間距離的主動精細調節，進而可以主動調節蘑菇頭狀微結構的尺寸。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種柔性磁控蘑菇頭表面的制備方法，包括：步驟1、將聚二甲基硅氧烷前體與固化劑按照質量比10:1比例混合，然后加入有機溶劑硅油劇烈攪拌，使聚二甲基硅氧烷溶解其中，之后，再次加入鐵粉顆粒并劇烈攪拌，形成均勻的混合溶液；步驟2、利用噴涂工具將混合溶液噴在置于磁鐵之上的基底上，由于磁場的作用，鐵粉顆粒在未固化的聚二甲基硅氧烷混合物中自發的沿磁場線進行排列，并在基底上表面形成微米級的陣列尖狀微結構；步驟3、所述的磁鐵、基底構成磁驅動自組裝單元，所述的磁驅動自組裝單元可拆卸安裝于無磁性制備裝置內，利用無磁性制備裝置，將尖狀微結構擠壓成蘑菇頭狀微結構，并在磁場的作用下保持形狀穩定；步驟4、將整個無磁性制備裝置及磁驅動自組裝單元放入恒溫加熱箱中加熱，使有機溶劑硅油揮發，同時讓蘑菇頭狀微結構中的聚二甲基硅氧烷完成固化，并與底部基底連接在一起形成試樣；步驟5、將整個無磁性制備裝置及磁驅動自組裝單元從恒溫加熱箱中取出，并從無磁性制備裝置中取出試樣。