[發明專利]一種潤濕梯度結構激光表面微納加工裝置及加工工藝

在審

• 申請號: 202111470403.9
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114289875A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 任旭東;陳健;童照鵬;周王凡;楊達;萬文彬;葛勇州;唐亮;陳晨
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種潤濕梯度結構激光表面微納加工裝置及加工工藝，包括反應容器、PDMS溶液輸送系統、超親水試劑輸送系統和激光加工系統；所述反應容器內安裝加熱系統，所述反應容器內安裝溫度傳感器；所述反應容器底部分別設有第一攪拌系統和干燥系統；所述反應容器內設有夾具；所述夾具位于第一攪拌系統上方；第一進水口與超親水試劑輸送系統連通，第二進水口與PDMS溶液輸送系統連通，第二進水口上安裝旋轉噴頭，用于對基板旋涂PDMS溶液；所述激光加工系統用于激光刻蝕基板，所述激光加工系統用于將PDMS膜的一個表面親水性轉變為疏水性。本發明利用激光加工后的基板上的微納粗糙結構，結合PDMS的自身材料性能制備超疏水雙面膜。

技術領域

本發明涉及金屬材料表面改性技術領域，特別涉及一種潤濕梯度結構激光表面微納加工裝置及加工工藝。

背景技術

隨著社會的發展與人口增長，淡水資源的短缺問題變得日益嚴峻，如今，海水淡化、廢水處理被視為回收淡水的有效辦法，但存在能耗大、效率低、工藝復雜等問題。霧水收集是指將空氣中含有的隱性水資源轉化為顯性可利用水資源，是一種環保、低成本及可持續的緩解淡水稀缺的方法。在自然界，濃霧中蘊含著豐富的淡水資源，此外，人類生產活動帶來的水分蒸發問題同樣產生了大量的水霧。在海洋，沙漠等惡劣環境中，霧滴沉積在網狀結構上，當增長到臨界尺寸時，自身重力大于粘附力，就會從網狀物上脫落從而實現收集。如今，已有大量網狀結構投入到霧水收集中捕獲霧滴，但網狀結構孔太大不能有效捕獲懸浮的微米級霧滴，網狀結構孔太小會導致結構堵塞，影響收集效率。因此，通過有效的結構捕集空氣中的水霧，更好實現淡水資源的有效利用。

皮秒激光可以有效地用于微/納米制造，且制造過程簡單、價格低廉、方便快捷，制備出的微納結構靈活可調。

現有技術公開了一種基于雙梯度錐形孔陣列的復合結構膜及其制備方法，在鋁箔上采用激光打孔，然后用氟化處理最后再用激光掃描完全去除下表面氟化區域制備超疏水膜(Janus膜)。該方案在超疏水面霧氣冷凝效果較差，并且超親水面對水的粘附力較大，水滴不容易滴落。

現有技術公開了一種基于噴涂的用于高效收集水霧的混合親疏水材料表面的制備方法，利用不銹鋼網結合多種化學試劑進行制備超疏水表面，該方案采用氟化硅等化學試劑進行修飾產生污染，且步驟繁多，操作不易。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種潤濕梯度結構激光表面微納加工裝置及加工工藝，利用激光加工后的基板上的微納粗糙結構，結合PDMS的自身材料性能制備超疏水雙面膜，與使用化學方法和激光輔助加工方法相比，本發明方法工藝簡單、技術成熟、加工效率高且綠色環保。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種潤濕梯度結構激光表面微納加工裝置，包括反應容器、PDMS溶液輸送系統、超親水試劑輸送系統和激光加工系統；

所述反應容器內安裝加熱系統，用于加熱反應容器，所述反應容器內安裝溫度傳感器；所述反應容器底部分別設有第一攪拌系統和干燥系統；所述反應容器內設有夾具，用于裝夾基板或PDMS膜；所述夾具位于第一攪拌系統上方；所述反應容器上設有第一進水口、第二進水口和出水口，所述第一進水口與超親水試劑輸送系統連通，所述第二進水口與PDMS溶液輸送系統連通，所述第二進水口上安裝旋轉噴頭，用于對基板旋涂PDMS溶液；所述出水口與排污系統連通；所述激光加工系統用于激光刻蝕基板，所述激光加工系統用于將PDMS膜的一個表面親水性轉變為疏水性。

進一步，所述反應容器內的第一攪拌系統上方設有隔層，所述隔層表面開設有若干個通孔；所述基板或PDMS膜可通過夾具放置在隔層上。

進一步，所述反應容器內設有機械手，用于剝離基板上的PDMS膜。

進一步，所述PDMS溶液輸送系統包括第三容器、第三電泵和第二攪拌系統；所述第三容器內設有第二攪拌系統，用于制備PDMS溶液，所述第三容器出口通過第三電泵與旋轉噴頭連通。