[发明专利]一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法

说明书

本发明涉及3D打印技术领域，公开了一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法。该制备方法包括以下步骤：（1）用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，得到二维几何结构模型图；（2）取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在基体表面均匀涂覆一层胶粘剂基膜，自然晾干；（3）将打印原料装入打印机中，再将步骤（1）中的二维结构模型图导入3D打印机；（4）将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。本发明超疏水基体表面具有较好的超疏水性能。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其是涉及一种基于3D打印技术打印具有微米-纳米阶层结构的超疏水基体表面。

背景技术

超疏水表面的研发已经引起了人们广泛的关注和极大的兴趣。对于工程系统的防护，无论是操作上还是经济上，比如飞机，汽车，管道和舰艇，金属腐蚀是一个严重的问题。由于超疏水表面广泛潜在的应用范围，需要我们找到一个较为实用快速方便，施工成本低，制备简易等。3D属于快速成形技术中的一种，它是一种通过读取数字模型文件，直接制造几乎任意形状三维实体的技术，可以利用3D打印材料表面固有的特定的性质，在材料表面打印出具有微米级别的表面形貌结构，来影响材料表面的粗糙度，使表面呈现一定的疏水性质。

中国专利公开号CN106182770公开了一种3D打印模板法制备形貌可控的疏水膜的方法，该发明采用3D打印技术设计出具有不同形貌的模板，然后根据模板复形出具有凸起结构的疏水膜，该发明打印出的疏水膜虽然具有一定的疏水性能，但是其打印出的凸起结构大小在毫米级别，而纳米级凸起结构对超疏水特性起着关键作用，所以毫米级别的凸起结构不能实现非常好效果的超疏水性能；中国专利公开号CN104441091公开了一种用3D打印技术制备超疏水木材的方法，该发明以有机物溶液改性过的纳米粒子为打印原料，然后仿照自然界植物的疏水表面具有的纳米级别凸起结构打印出具有纳米二级结构的表面形貌，但是目前在市场上应用的3D打印机器能最多打印的微观凸起结构大小在微米级别以上，由于技术条件的限制，市场上关于研制能打印纳米级别微观凸起结构的高分辨率的机器技术还不成熟，而且机器研发和造价费用高昂，目前在市场上并不能得到应用。

发明内容

本发明是为了克服现有3D打印技术实现在基体表面打印出具有纳米级别凸起结构困难，不能实现基体表面超疏水的问题，提供一种能够利用3D打印技术在基体表面形成微米凸起颗粒上同时具有纳米级的绒毛结构，即微米-纳米分级结构，使基体表面具有较好的超疏水效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于3D打印快速在基体上制备超疏水表面方法，包括以下步骤：

(1)用绘图软件绘制几何点阵阵列表面，得到二维几何结构模型图；

先使用绘图软件绘制具有疏水结构的几何点阵阵列表面形貌，得到几何模型结构图，方便后期3D打印机依照此模型图对基体表面进行修饰打印。

(2)取一基体，使用乙醇的水溶将基体表面液清洗干净，自然晾干，得到洁净干燥的基体表面，然后在基体表面均匀涂覆一层胶粘剂作为基膜；

打印前对基体表面进行预先预清洗和涂覆基膜处理，目的是增加所打印的原料与各类基材之间的粘合力和附着力，增加基体材料的疏水性能。

(3)将打印原料装入打印机中，再将步骤(1)中的二维结构模型图导入3D打印机；(4)将基体置于打印平台，利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列。

利用3D打印平台上的打印喷头在胶粘剂基膜上喷射原料形成二维几何点阵阵列，喷射的每个凸起结构的大小在微米级别大小，打印机的喷嘴大小能够根据微米颗粒的尺寸大小自动调整，从而能够喷出不同颗粒大小的微米粒子。

作为优选，所述步骤(2)中的胶粘剂基膜的制备方法包括以下步骤：