[发明专利]一种仿生可控粘附性疏水金表面的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对水滴具有可控粘附性疏水的仿生微、纳织构表面的制备技术领域，特别是利用软印章技术和表面化学修饰方法相结合，在金表面上制备出对水滴具有可控粘附性的仿生微、纳织构的方法，具体地说是一种仿生可控粘附性疏水金表面的制备方法。

背景技术

生物物种为了适应周围的环境以及更好的生存，常常表现出令人惊讶的性质，如：超疏水、紫外线防护、多姿多彩的颜色、自清洁、高粘附等等。如荷叶，水在其表面的接触角大于150°，滑动角小于10°，当叶子稍微倾斜，水珠很快滑落，同时将叶片表面的污染物带走，这种现象被称为荷叶效应，水稻叶也有类似性质。这是由荷叶表面上的疏水性蜡状物质和叶片表面微、纳二元结构协同作用导致的。即使在阴雨天大量雨滴“炮弹”的笼罩下，水黾也可以毫不费力的在水面上自由站立和行走，这主要得益于其脚面上微、纳刚毛阵列结构。小水滴落在玫瑰花瓣表面上时保持球形且不会从花瓣表面滚落，球形水滴在阳光下闪闪发光，可以吸引昆虫前来授粉，这与其表面凹坑状微、纳织构密切相关。壁虎可以利用其足面上紧密堆积的纳米尺寸的刚毛阵列实现在任意粗糙度表面上以任意角度爬行，表现出优异的粘附控制能力。因此，向自然界学习并模仿生物的构造已成为当前纳米科技研究的热点。经过长久的努力，人们研制出很多方法和技术手段来获得仿生织构表面：如溶胶凝胶法，激光、等离子体、化学刻蚀法，微接触印章法，阳极氧化铝模板法，原子力局部阳极氧化法，电化学沉积法，化学气相沉积法等。但是，这些方法制备过程复杂，成本比较高，而且常常受到当前仪器水平和材料的制约。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对当前现有技术现状，提供采用表面软印章技术和表面化学修饰法相结合制备具有可控粘附性疏水表面的一种仿生可控粘附性疏水金表面的制备方法，该方法成本低，重复性好，精度高，而且具有能大面积制得仿生织构的优点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种仿生可控粘附性疏水金表面的制备方法，该方法包括以用自然界生物材料为模板，通过软印章技术法和表面化学修饰法相结合，制备出具有可控粘附性的，并与生物原型表面微织构相一致的疏水金表面，所述软印章技术法包括以下步骤：

步骤1：预处理步骤：首先将生物叶片用去离子水超声处理进行清洁，并用氮气吹干，然后用双面胶将其固定于玻璃器皿表面备用；

步骤2：制备具有仿生反形貌的金表面：用聚二甲基硅氧烷预聚体与交联剂的混合物作为表面复制材料，复制上述生物叶片的生物模板表面织构后，在真空干燥箱里加热干燥，待聚二甲基硅氧烷混合物固化后，生物模板表面的反形貌就转移到固化的聚二甲基硅氧烷混合物上；然后在将复制有生物模板反形貌的混合物上蒸镀一层金膜，即得到具有生物叶片反形貌的仿生织构金表面；

步骤3：制备具有仿生正形貌的金表面：与步骤2方法相同，用聚二甲基硅氧烷预聚体与交联剂的混合物作为表面复制材料，复制步骤1生物叶片的生物模板表面织构，在真空干燥箱里加热干燥，待聚二甲基硅氧烷混合物固化后，生物模板表面的正形貌就转移到固化的聚二甲基硅氧烷混合物上；然后在将复制有生物模板正形貌的混合物上蒸镀一层金膜，即得到具有生物叶片正形貌的仿生织构金表面。

所采取的进一步技术措施还包括：

上述的表面化学修饰法包括以下步骤：

步骤1：将仿生织构金表面浸泡在无水乙醇溶液中，室温下放置24小时；

步骤2：将浸泡的仿生织构金表面取出，放在干燥箱里加热干燥；

步骤3：用大量的无水乙醇冲洗加热干燥后的金表面，用以去除其表面物理吸附的硫醇分子，最后氮气吹干，完成仿生织构金表面的化学修饰。

上述的生物材料的生物叶片为荷叶或水稻叶子。

上述的软印章技术法步骤2、步骤3中的作为复制材料的聚二甲基硅氧烷预聚体与交联剂的混合物的混合质量比为10∶1，所述在真空干燥箱里加热干燥的处理温度为70℃，处理时间为10小时。

上述的表面化学修饰法步骤2中放在干燥箱里加热干燥的处理温度为70℃，处理时间为3小时。

上述的表面化学修饰法步骤1中的无水乙醇溶液为癸基硫醇无水乙醇，其浓度为5mMol/L。

上述的软印章技术法步骤2、步骤3中蒸镀的一层金膜，其厚度为100nm。