[发明专利]一种具有疏水性微结构的钛硅碳陶瓷结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有疏水性微结构的钛硅碳陶瓷结构，包括钛硅碳陶瓷工件，所述钛硅碳陶瓷工件的工作面上均匀设置有由若干平行工作面长度方向的纵向微沟槽结构组成的微槽阵列结构，所述纵向微沟槽结构的深度为50～200µm，各个微沟槽结构的间距为60～1000µm。本发明还公开了一种具有疏水性微结构的钛硅碳陶瓷结构的制备方法。本发明效果如下：（1）微细电火花放电加工，可以加工出高质量、形状规则整齐的微沟槽结构，且有较高的形状精度；（2）本发明的加工方法可在其表面加工出微沟槽结构，微尺度可控制到数百微米乃至数微米，也可控制形状特征；（3）与传统的陶瓷工件相比，具有微结构阵列的陶瓷工件具有较好的疏水性功能。

技术领域

本发明涉及精密微细制造领域，具体涉及一种具有疏水性微结构的钛硅碳陶瓷结构及其制备方法。

背景技术

钛硅碳（Ti₃SiC₂）陶瓷，它具有陶瓷的高熔点、高化学稳定性、高耐磨性等特点，而且它还具有金属的导电性、导热性、高韧性、高温塑性及很好的可加工性。它是一种具有金属性的“软”陶瓷，具有很广阔的应用前景。

在化学里，疏水性指的是一个分子与水互相排斥的物理性质。性质理论根据热力学的理论，物质会寻求存在于最低能量的状态，而氢键便是个可以减少化学能的办法。水是极性物质，并因此可以在内部形成氢键，这使得它有许多独别的性质。但是，因为疏水物不是电子极化性的，它们无法形成氢键，所以水会对疏水物产生排斥，而使水本身可以互相形成氢键。这即是导致疏水作用的疏水效应，因此两个不相溶的相态将会变化成使其界面的面积最小时的状态。这一效应可以在相分离的现象中被观察到。

高度疏水性表面已经在自然界中得到认识，或许最普遍的是荷叶以及蝉翼上的表面。由于具有疏水性特性，因此荷叶能够通过在水滴滑离其表面时冲洗掉粉尘粒子和碎屑来进行自动清洁。这种自动清洁的能力在许多现代应用中是合乎需要的。目前，针对陶瓷材料钛硅碳陶瓷的疏水性研究尚处在萌芽阶段，针对这种情况，申请人率先在钛硅碳陶瓷应用领域展开疏水性研究，并取得了不错的成绩。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有疏水性微结构的钛硅碳陶瓷结构及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种具有疏水性微结构的钛硅碳陶瓷结构，包括钛硅碳陶瓷工件，所述的钛硅碳陶瓷工件的工作面上均匀设置有由若干平行工作面长度方向的纵向微沟槽结构组成的微槽阵列结构，所述纵向微沟槽结构的深度为 50～200µm，各个微沟槽结构的间距为60～1000µm。

作为优选方案，所述的纵向微沟槽结构的横截面为V形或矩形，当所述的纵向微沟槽结构的横截面为V形时，其夹角为30～90°。

作为优选方案，所述钛硅碳陶瓷工作面还设置有若干垂直于所述钛硅碳陶瓷工作面长度方向的横向微沟槽结构，所述横向微沟槽结构的深度为 500～700µm，各个横向微沟槽结构的间距为60～700µm。

作为优选方案，所述的横向微沟槽结构的横截面为V形或矩形，当所述的横向微沟槽结构的横截面为V形时，其夹角为30～90°。

作为优选方案，所述钛硅碳陶瓷工作面尺寸为：15～80 mm×5～30mm。

一种如所述具有疏水性微结构的钛硅碳陶瓷结构的制备方法，包括步骤：

步骤一、选定钛硅碳陶瓷工作面，所述的工作面包括平面、规则表面或不规则表面；

步骤二、设计微沟槽结构和加工路径；

步骤三、利用慢走丝线切割的电火花放电加工方法加工微槽阵列结构：按照设计的微沟槽结构和加工路径，在慢走丝电火花加工机床上将钛硅碳陶瓷工作面上通过电火花放电加工方法加工出微槽阵列结构。