[发明专利]一种耐用PDMS仿生超疏水膜的制备方法

说明书

本发明属于功能材料制备技术领域，为解决现有制备超疏水智能材料存在的工艺复杂、成本较高、效率低等缺点，提供了一种耐用PDMS仿生超疏水膜的制备方法。将不锈钢网置于盐酸溶液和去离子水中超声波清洗干净后晾干；将晾干的不锈钢网浸入SiO₂纳米颗粒悬浊液，制备SiO₂纳米颗粒涂覆的不锈钢网；PDMS溶液浇筑到基底材料上并加热制备成PDMS基底膜；将SiO₂纳米颗粒涂覆的不锈钢网压印到PDMS基底膜表面，固化后揭下不锈钢网，即得耐用PDMS仿生超疏水膜。本发明的制备方法简单易行，周期较短，适合大规模生产，对水的静态接触角为150°‑160°，滚动接触角为5°‑10°。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种耐用PDMS仿生超疏水膜的制备方法。

背景技术

超疏水表面是指水滴在固体表面的接触角大于120º。自然界中超疏水界面十分常见，如水滴在玫瑰花瓣上的接触角超过150º，然而即便将花瓣倒置，水滴也可以紧紧的黏附在花瓣上；与之相反，水滴在荷叶上的接触角大约为156º，水滴可以很轻易的从荷叶表面滑落带走表面污染物达到自清洁的效果，这种现象被称为“荷叶效应”。

受自然界“荷叶效应”的启发，基于金属、无机材料及高分子材料的仿生超疏水膜材料通过激光刻蚀、侵蚀、光刻蚀、气相/液相沉积、膜传递、微接触印刷、静电纺丝、自组装、高分子聚合等工艺手段开发出来。超疏水材料在生产生活上有广泛的应用前景，如防水冲锋衣、自清洁玻璃、汽车涂层、抗污染的油水分离膜材料、超疏水微米/纳米通道、抗微生物黏附的超疏水船体、降低摩擦力、防冰涂层等诸多方面。虽然，有大量的工艺方法可以用于仿生超疏水结构的开发，然而这些工艺条件具有设备仪器要求高、操作复杂、模板构建困难、原材料有一定要求、模板难以重复利用等不足之处，因此需简化工艺条件。此外，通过沉积、自组装等制备的超疏水涂层，其结构的耐久性较差，易丧失超疏水性能。因此，构建具有超高耐久性的超疏水结构具有十分重要的应用前景。

现有技术（申请号：201710383511.X，名称：具有微纳复合结构的超疏水表面的微注射成型模具及其微注射成型方法，公开日：2017.9.26）具体公开了具有微纳复合结构的超疏水表面的微注射成型模具及其微注射成型方法。通过微注射成型模具的微米/纳米孔架构，构建圆柱形柱状阵列获得接触角为163±1º滚动接触角为5º的超疏水表面。但首先需要经过电化学腐蚀等工艺加工模具，增加制造难度，提高制造成本，且模具是双层纳米结构，微注射困难。

现有技术（申请号：201180052146.5，名称：超疏水性膜，授权日：2016.8.24）具体公开了耐久性超疏水性膜通过粒子蚀刻获得相间隔的凹凸阵列，通过浸涂、喷涂、旋涂等涂布方法将纳米粒子修饰到微结构上构建双层结构，然后用低表面能物质修饰降低表面能，获得水的接触角150º，滚动接触角小于10º。但是该方法需要先蚀刻，再进行纳米粒子涂覆和表面能降低处理，工艺复杂，成本较高。

现有技术（申请号：200910103112.9，名称：复合结构超疏水膜的制备方法，授权日期：2011.07.06） 具体公开了复合结构超疏水膜的制备方法，首先将粘结剂涂覆到基底上，然后将经低表面能物质改性后的微米、纳米颗粒混合均匀后洒在粘结剂的表面，固化后清除多余的微米/纳米颗粒，获得接触角为150°～165°滚动角小于5°的超疏水膜。但是此方法获得的表面特性受洒在表面的粒子的用量影响较大，在无外界压力作用下，纳米颗粒与基底粘合剂的结合强度尚未进一步研究。

现有技术（申请号：201710035678.7，名称：一种超疏水镁合金涂层的制备方法，公布日期：2017.06.06日）具体公开了一种超疏水镁合金涂层的制备方法，首先是将镁合金经砂纸或砂轮打磨经酸洗后去除表面油脂及氧化物层，然后对表面进行低氟化处理，再将氯铝离子溶液电沉积到孵化处理的表面形成铝层，最后通过提拉的方式将SiO₂和聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合溶液涂覆到电沉积后的表面制备超疏水涂层。但该方法需要多步操作实现超疏水效果，工艺复杂，且需要低氟化处理造成环境危害。