[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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本發明公開了一種管道內壁超疏水結構的電沉積制備方法及裝置，涉及特種加工領域。該方法將空心管狀陽極放置于待加工管道內部中心，并且保持一定間隙；在管狀陽極內緩速通入沉積液，利用靜電吸附原理，使空心管狀陽極上端開孔處附著的液滴被吸附到工件管道內壁上，在管狀陽極和工件管道內壁之間形成微流道，構成電沉積通路，從而獲得超疏水微納結構；當微納結構氧化一段時間或者涂覆低表面能物質后，可在工件管道內壁獲得超疏水表面。本發明操作流程簡單，微納結構易于控制，增強了管道內壁的疏水性，得到的超疏水結構管道可以實現加快其管內的流速的作用。

技術領域

本發明涉及特種加工技術中表面加工領域，尤其涉及到一種管道內壁超疏水結構的電沉積制備方法及裝置，適用于不同內徑金屬直管內壁超疏水結構的制備。

背景技術

超疏水表面具有自清潔、低阻力、抗冰霜等一系列的優點，制備跨尺度超疏水微納米結構是制備超疏水表面關鍵的一環。由于長直管道的特殊性，在管道內壁制備超疏水結構比較困難。

中國專利公開號為CN111850660A的專利公開了“一種基于電鍍方法的簡易超疏水管內表面制備裝置”，在管道內壁電沉積了微納米結構，但是微納結構生長無序，無法控制。中國專利公開號為CN109913916A的專利公開了“一種制備管道內壁超疏水結構的裝置及方法”，利用光纖插入管道制備了有序微納結構，但是該裝置較復雜，造價較高。這些方法各有特色，但都未能達到簡便高效的制備有序微納米疏水結構的要求。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種管道內壁超疏水結構的電沉積制備方法，利用靜電吸附原理，使空心管狀陽極上端開孔處附著的液滴被吸附到管道內壁上，在管狀陽極和管道內壁之間形成微流道，構成電沉積通路，從而獲得超疏水微結構；本發明還提供了一種裝置，該裝置用來制備超疏水微結構。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種管道內壁超疏水結構的電沉積制備方法，利用靜電吸附原理構建管狀陽極與工件管道內壁之間的電沉積微流道，將管狀陽極置于工件管道內部并保持一定間隙，不通電時，通過管狀陽極的沉積液在其開孔處形成液滴；通電后，液滴在管狀陽極與陰極工件管道內壁之間形成微流體通道，從而實現工件管道內壁超疏水微結構的制備。

上述方案中，所述工件管道相對管狀陽極旋轉，所述管狀陽極保持靜止。

上述方案中，所述工件管道內徑略大于管狀陽極外徑。

上述方案中，所述管狀陽極沿軸向方向上開設有孔，且開孔位置置于管狀陽極上側壁；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。

上述方案中，包括如下步驟：

根據所需超疏水微結構的尺寸在管狀陽極一側開孔；

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；

對工件管道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；

管狀陽極與直流脈沖電源正極相連，工件管道與直流脈沖電源負極相連；

開啟蠕動泵，緩速通入沉積液，使管狀陽極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內壁構成微流道，形成電化學回路；

運動控制器控制旋轉手臂實現工件管道間歇旋轉，制備超疏水微結構樣式；

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