[發(fā)明專(zhuān)利]一種滑動(dòng)表面、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111146162.2
• 申請(qǐng)日: 2021-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113737247B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉婭莉;張鴻漸;周城良;楊遼原;潘心宇;羅小虎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C25D11/10
• 分類(lèi)號(hào): C25D11/10;C25D11/16
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);凡鳳

本發(fā)明屬于金屬及合金材料的表面處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金屬表面持久防腐蝕抗結(jié)冰的滑動(dòng)表面的構(gòu)建方法及其應(yīng)用。制備步驟包括以下幾步：對(duì)鋁基底進(jìn)行處理，形成帶多孔結(jié)構(gòu)層的基底；將帶多孔結(jié)構(gòu)層的基底浸泡在緩蝕液中，得到緩蝕后的基底；以巰基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)緩蝕后的基底進(jìn)行化學(xué)修飾，干燥后，將潤(rùn)滑液滴涂在表面，光固化后獲得滑動(dòng)表面。所得滑動(dòng)表面對(duì)各種復(fù)雜液體都具有良好的防粘附效果，不僅可滿(mǎn)足金屬對(duì)表面防腐蝕防結(jié)冰易滑動(dòng)的性能要求，還可滿(mǎn)足在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中對(duì)金屬表面防腐抗結(jié)冰超潤(rùn)滑的持久性的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬及合金材料的表面處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多孔結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)表面及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，金屬及合金材料在軌道交通、航天航空、輸電線(xiàn)路及海洋產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用。然而，大多數(shù)金屬及其合金材料在服役過(guò)程中易受到腐蝕，且在嚴(yán)寒環(huán)境下，金屬材料表面極易發(fā)生結(jié)冰結(jié)霜。金屬腐蝕和結(jié)冰問(wèn)題每年都造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的安全隱患。因此對(duì)金屬表面金屬處理以提高其防腐蝕、抗結(jié)冰性能具有重要意義。

在金屬基底上構(gòu)建超疏水表面是一種提高其耐腐蝕、抗結(jié)冰性能的有效方法，這類(lèi)表面主要依靠微納粗糙結(jié)構(gòu)捕獲空氣形成空氣墊來(lái)實(shí)現(xiàn)疏液效果，但由于一般的微納結(jié)構(gòu)極易在外界沖擊下被破壞，而現(xiàn)有牢固的超疏水表面構(gòu)建方法往往較復(fù)雜且構(gòu)建成本較高，因此難以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的要求。2011年哈佛大學(xué)提出豬籠草仿生潤(rùn)滑表面，即滑動(dòng)液體注入多孔表面后，因其獨(dú)特的液體排斥性能、防污和壓力穩(wěn)定性而受到廣泛關(guān)注（[Wong,T.-S., et al. (2011). Bioinspired self-repairing slippery surfaces withpressure-stable omniphobicity. Nature 477(7365): 443-447.]）。通常，滑動(dòng)液體注入多孔表面是在基材表面構(gòu)建一個(gè)具有多孔結(jié)構(gòu)的疏水或超疏水表面，再將低表面能的潤(rùn)滑劑注入到多孔結(jié)構(gòu)中，通過(guò)潤(rùn)滑液在表面形成的潤(rùn)滑層排斥水和其他液體。但研究表明，潤(rùn)滑表面在服役過(guò)程中，潤(rùn)滑液容易揮發(fā)或被表面液體移動(dòng)的剪切力帶走，潤(rùn)滑液流失將影響這類(lèi)表面的長(zhǎng)效防護(hù)效果。近年來(lái)，不少文獻(xiàn)報(bào)道了提升潤(rùn)滑表面穩(wěn)定性的方法：如專(zhuān)利號(hào)CN108976460A提出了一種含有潤(rùn)滑層的MOF膜材料，其選用高分子材料作為基底，金屬有機(jī)框架材料，并通過(guò)馬來(lái)酸酐的接枝作用提升兩者間的作用力，再將潤(rùn)滑液涂覆在MOF膜材料表面，MOF膜材料具有致密的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)，能起到吸附以及固定低表面能潤(rùn)滑液的作用，從而提升潤(rùn)滑表面的耐久性。專(zhuān)利號(hào) CN 105237797A 提出一種具有凹槽狀基底潤(rùn)滑表面材料的制備方法，通過(guò)水熱法在帶有多級(jí)凹槽狀基底上生長(zhǎng)四氧化三鈷，形成二級(jí)微納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)而用全氟潤(rùn)滑液浸泡，制得潤(rùn)滑表面，微納米結(jié)構(gòu)能有效抑制潤(rùn)滑液的流出，使表面長(zhǎng)期保持潤(rùn)滑性。但上述兩類(lèi)方法往往都是僅通過(guò)物理作用提升滑動(dòng)表面的穩(wěn)定性，比如微納米粗糙結(jié)構(gòu)的毛細(xì)管作用，但在長(zhǎng)期的服役過(guò)程中，物理作用容易失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有滑動(dòng)表面在使用過(guò)程中，受到環(huán)境影響，潤(rùn)滑液體容易流失從而導(dǎo)致滑動(dòng)表面失效，相應(yīng)的防腐蝕，抗結(jié)冰等功能性喪失的問(wèn)題，提供了一種結(jié)合了物理作用力和共價(jià)接枝化學(xué)力共同作用的滑動(dòng)表面及其制備方法，操作簡(jiǎn)單易行、條件溫和，對(duì)各種復(fù)雜液體都具有良好的防粘附效果，穩(wěn)定性強(qiáng)。

一種滑動(dòng)表面的制備方法，包括：

對(duì)鋁基底進(jìn)行處理，形成帶多孔結(jié)構(gòu)層的基底；

將帶多孔結(jié)構(gòu)層的基底浸泡在緩蝕液中，得到緩蝕后的基底；

以巰基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)緩蝕后的基底進(jìn)行化學(xué)修飾，干燥后，將潤(rùn)滑液滴涂在表面，光固化后獲得滑動(dòng)表面。

優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)層的孔徑為10~40nm。