[發(fā)明專利]基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性裝置及表面改性方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310013766.2
• 申請日: 2023-01-05
• 公開（公告）號: CN116003863A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李經(jīng)民;毛新宇;李欣芯;劉沖
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08L101/00;C08L83/04;C08L33/12
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21102
• 代理人: 王海波

1.一種基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性裝置，其特征在于，所述的空間濕潤性梯度表面改性裝置包括改性支架(1)、掩膜夾具(2)、多個孔隙率不同的通孔掩膜(3)、改性材料夾具(4)、改性材料(5)、支撐板(6)；

所述的改性支架(1)為上表面和一短側(cè)面開口的長方體結(jié)構(gòu)，其兩個長側(cè)面內(nèi)壁設(shè)有多個距離調(diào)節(jié)凹槽(1A)，另一個短側(cè)面為改性支架后端(1B)；所述掩膜夾具(2)、改性材料夾具(4)、支撐板(6)依次通過距離調(diào)節(jié)凹槽(1A)插入改性支架(1)中，三者都以改性支架后端進(jìn)行定位；通過距離調(diào)節(jié)凹槽(1A)調(diào)整掩膜夾具(2)與改性材料夾具(4)之間的距離，進(jìn)而調(diào)整腔室與改性材料(5)之間的相對位置，保證改性材料表面產(chǎn)生空間濕潤性梯度；

所述的掩膜夾具(2)為平板狀，具有N個插槽結(jié)構(gòu)和掩膜夾緊機(jī)構(gòu)；通孔掩膜(3)由插槽結(jié)構(gòu)插入掩膜夾具(2)中，并由掩膜夾緊機(jī)構(gòu)夾緊；所述掩膜夾具(2)上插槽結(jié)構(gòu)的位置和數(shù)量與其下方改性材料(5)的位置和數(shù)量對應(yīng)；每個插槽結(jié)構(gòu)上放置一組通孔掩膜(3)，通孔掩膜(3)上開有不同孔隙率的通孔，用于控制氧等離子體的透過量；

所述改性材料夾具(4)為平板狀，在改性材料夾具(4)上開有N個用于放置改性材料(5)的凹槽，且凹槽一側(cè)設(shè)計有開口，易于放置改性材料(5)；

所述支撐板(6)由多層相同結(jié)構(gòu)的平板組成，每層平板上開有N組矩形槽，每組矩形槽的最大輪廓與用于放置改性材料(5)的凹槽一致，且每組矩形槽由多個小矩形槽結(jié)構(gòu)組成，用于后續(xù)形成不同的反應(yīng)腔室，進(jìn)而用于屏蔽其他方向的氧等離子體擴(kuò)散，氧等離子體僅透過通孔掩膜(3)、小矩形槽結(jié)構(gòu)到達(dá)改性材料(5)表面；將支撐板(6)貼合放置于改性材料夾具(4)上表面，掩膜夾具(2)貼合于支撐板(6)上表面，根據(jù)掩膜夾具(2)與改性材料夾具(4)之間的距離對支撐板(6)的數(shù)量和厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)更換，此時，改性材料(5)上方空間與每個小矩形槽結(jié)構(gòu)、通孔掩膜(3)之間形成一個反應(yīng)腔室，且反應(yīng)腔室的高度可調(diào)節(jié)，保證氧等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的氧自由基與改性材料(5)充分反應(yīng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性裝置，其特征在于，所述的一組通孔掩膜(3)可由一個或多個通孔掩膜(3)組成，相鄰?fù)籽谀?3)之間需緊密接觸，通過掩膜夾緊機(jī)構(gòu)夾緊，避免通孔掩膜之間產(chǎn)生縫隙，進(jìn)而避免漏氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性裝置，其特征在于，所述掩膜夾緊機(jī)構(gòu)由一對螺栓螺母和彈簧組成，彈簧可提供通孔掩膜夾緊力，使通孔掩膜緊密接觸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性裝置，其特征在于，所述通孔掩膜(3)上還設(shè)有凸起結(jié)構(gòu)，具有定位功能，可避免各通孔掩膜互相干擾。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性裝置，其特征在于，所述掩膜夾具(2)、改性材料夾具(4)、支撐板(6)、改性支架(1)、通孔掩膜(3)為絕緣材料進(jìn)行加工制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性裝置，其特征在于，所述的絕緣材料包括光敏樹脂、PMMA、PC。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性裝置，其特征在于，所述的通孔掩膜(3)的材料優(yōu)選光敏樹脂，通過3D打印技術(shù)快速成型。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性裝置，其特征在于，所述通孔掩膜(3)的孔隙率范圍不大于0.5。

9.一種基于氧等離子體改性的空間濕潤性梯度表面改性方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-8任一所述的空間濕潤性梯度表面改性裝置實現(xiàn)，包括以下步驟：

在改性前，將改性材料(5)放置于改性材料夾具(4)的凹槽上，并組裝空間濕潤性梯度表面改性裝置；將組裝好的表面改性裝置放置于氧等離子體發(fā)生裝置中，孔隙率不同的通孔掩膜用于控制氧等離子體的透過量，在改性材料(5)表面形成不同氧等離子體濃度的反應(yīng)腔室；

僅通過一次氧等離子體作用，能夠使改性材料表面產(chǎn)生空間濕潤性梯度，因此，能夠通過對通孔掩膜的大小和位置進(jìn)行設(shè)計，實現(xiàn)改性材料表面的按需改性。