[发明专利]一种仿蚊子复眼疏水性表面材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿蚊子复眼疏水性表面材料的制备方法，属于疏水材料制备领域。

背景技术

自然界大量的生物表面，经过亿万年的自然选择与进化，形成了天然合理的疏水性结构。荷叶、芦苇等天然生物表面的微结构十分精细，其疏水性能也远远优于普通的材料表面。荷叶表面的乳突状微观结构，使其疏水性能高于其它表面，这便是十分著名的“荷叶效应”。

疏水性是指物体表面对水具有排斥能力的性能，超疏水表面一般是指与水的接触角大于150°的表面。许多植物和昆虫的憎水、减少颗粒粘附等优异功能，与其复杂的分级图案化表面设计有关。

由蚊子复眼表面的特殊突出结构引出的防水功效，通过改变材料表面特性，仿生制造出疏水表面材料，可以广泛应用于船只制备和海上漏油除污等领域，具有很好的发展前景。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对目前疏水性材料的生产制备主要通过对合成材料表面进行改性，操作过程复杂等弊端，提供了一种仿生疏水表面材料的制备方法，该方法是利用软光刻技术在聚二甲基硅氧烷模板表面进行胶体晶体的图案化，模板表面的半球状凸起在加压时被压塌，与胶体表面形成紧密接触，当去掉压力时，模板因为良好的弹性性能而恢复到原来的形状，这样就得到了一种仿蚊子复眼疏水性表面材料。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）取醋酸和水以1:10的比例进行混合并装入喷壶，均匀的喷洒在10×10cm的玻璃表面，再用去离子水冲洗1～2min，洗净玻璃；

（2）用台式匀胶机在上述洗净的玻璃表面进行旋涂光刻胶，匀胶机转速设为1000～2000r/min，之后移入烘箱，在105～110℃下干燥10～20min，取出后再次旋涂光刻胶，转速仍然是1000～2000r/min，再移入烘箱，在105～110℃下加热20～40min，得到厚度为15～20μm的光刻胶模板；

（3）将上述光刻胶模板在900～1000W的紫外灯下曝光，再放入浓度为0.3～0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，进行显影，之后用二次去离子水冲洗干净，放入高频干燥机中干燥，干燥机频率为10～15MHz，功率为2～3kW，得到圆柱形光刻胶板；

（4）将光刻胶板在200～300℃下加热20～30min，冷却至室温，使光刻胶在表面张力的作用下熔化成半球形，得到微米半球六方排列的光刻胶模板，将其放入质量分数为60～80%的四氟硅烷溶液中进行氟化处理1～2h，得到微米半球光刻胶模板；

（5）将六甲基环三硅氧烷和乙烯基三胺按质量比为10:1混合均匀，放入真空脱气机进行脱气处理，脱气压力为0.1～0.3MPa，功率为1.2～1.5kW，将脱气后的混合物灌入平整玻璃和上述微米半球光刻胶模板组成的模具中，移入烘箱，在60～70℃下固化5～10h，之后取出自然冷却，将固化好的六甲基环三硅氧烷从玻璃片上取下，得到表面带有微米凹陷半球结构的六甲基环三硅氧烷模板；

（6）将上述六甲基环三硅氧烷模板依次使用三氯甲烷、二甲基酮和无水乙醇溶液超声洗涤30～40min，之后自然晾干，再放入质量分数为60～80%的四氟硅烷溶液中进行氟化处理2～4h，用去离子水冲洗模具表面后高频干燥，干燥机频率为10～15MHz，功率为2～3kW；

（7）取十二甲基环六硅氧烷和苯二甲胺按质量比为8:1～10:1混合均匀，真空脱气后旋涂在六甲基环三硅氧烷模板表面，在70～80℃下固化5～8h，将冷却好的十二甲基环六硅氧烷材料从模具上揭下，即得一种厚度为1～2mm的仿生疏水性表面材料。

将本发明的疏水性材料用于船只或雨具制造中，减轻了产品本身的质量，且防水性能明显优于一般防水材料，使用时间相比其他防水材料产品长3～5年。

本发明的有益效果是：

（1）材料制备过程简单易操作，制备出的模板可以重复使用，降低了生产成本，且利用仿生技术制备出的材料更能适应各种不同的自然条件，产品的性能更加优异。

具体实施方式