[發明專利]一種管道內壁超疏水結構的電沉積制備方法及裝置

有效

• 申請號: 202210064407.5
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114507888B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 沈文嶸;徐坤;郭盛;戴學仁;冷志豪;唐陽帆;張朝陽;吳予澄;魯金忠
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C25D7/04
• 分類號: C25D7/04;C25D5/18;C25D5/00;C25D5/34;C25D21/18;C25D21/12;C25D17/06;C25D17/00;C25D17/12;C25D21/10
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1.一種管道內壁超疏水結構的電沉積制備方法，其特征在于，利用靜電吸附原理構建管狀陽極（8）與工件管道（9）內壁之間的電沉積微流道，將管狀陽極（8）置于工件管道（9）內部并保持一定間隙，不通電時，通過管狀陽極（8）的沉積液在其開孔處形成液滴；通電后，液滴在管狀陽極（8）與陰極工件管道（9）內壁之間形成微流體通道，從而實現工件管道（9）內壁超疏水微結構的制備；

所述工件管道（9）相對管狀陽極（8）旋轉，所述管狀陽極（8）保持靜止；所述管狀陽極（8）沿軸向方向上開設有孔，且開孔位置位于管狀陽極（8）的上側壁；孔的直徑、兩孔之間的距離依據所需超疏水微結構尺寸而定。

2.根據權利要求1所述的管道內壁超疏水結構的電沉積制備方法，其特征在于，所述工件管道（9）內徑略大于管狀陽極（8）外徑。

3.根據權利要求1-2任一項所述的管道內壁超疏水結構的電沉積制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據所需超疏水微結構的尺寸在管狀陽極（8）一側開孔；

根據所需超疏水微結構的樣式設置旋轉速度與間歇時常，優化后導入計算機（1）；

對工件管道（9）內壁進行預處理將內壁表面毛化，提高超疏水微結構與內壁的結合力；

管狀陽極（8）與直流脈沖電源（3）正極相連，工件管道（9）與直流脈沖電源（3）負極相連；

開啟蠕動泵（4），緩速通入沉積液，使管狀陽極（8）內部充滿沉積液并在頂端開孔處形成微小液滴；

通電，液滴吸附在工件管道（9）內壁構成微流道，形成電化學回路；

運動控制器（2）控制旋轉手臂（11）實現工件管道（9）間歇旋轉，制備超疏水微結構；

加工結束后，可以將超疏水微結構氧化一段時間或者涂覆低表面能物質，最終在工件管道（9）內壁獲得超疏水表面。

4.實現權利要求1～2任一項所述的管道內壁超疏水結構的電沉積制備方法的裝置，其特征在于，包括電沉積加工系統、電沉積液循環系統和運動控制系統；所述電沉積加工系統包括直流脈沖電源（3）、管狀陽極（8）和工件管道（9）；所述管狀陽極（8）與直流脈沖電源（3）正極相連，工件管道（9）與直流脈沖電源（3）負極相連，并依靠進液口夾具（5）與出液口夾具（10）保證一定工作間隙；所述運動控制系統包括計算機（1）和運動控制器（2）；所述計算機（1）控制運動控制器（2）、蠕動泵（4）和直流脈沖電源（3），所述運動控制器（2）控制x-y-z三軸運動平臺（12）和旋轉手臂（11）；所述電沉積液循環系統包括蠕動泵（4）、儲液槽（7），進液口夾具（5）和出液口夾具（10）；所述進液口夾具（5）保證沉積液只進入管狀陽極（8）內，所述出液口夾具（10）夾持管狀陽極（8）的同時夾緊工件管道（9），使工件管道（9）能跟隨旋轉手臂（11）旋轉。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，進液口與管狀陽極（8）連接處可套密封橡膠圈，防止沉積液進入工件管道（9）內。

6.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述出液口夾具（10）內設置橡膠墊圈，保證管狀陽極（8）與工件管道（9）的間隙穩定。

7.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述進液口夾具（5）與出液口夾具（10）為亞克力耐蝕絕緣材料。

8.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，出液口設置節流閥（13），用于調整管狀陽極（8）腔內流速。