[发明专利]一种提高水下锁气泡能力的工程表面及其制备方法

权利要求书

1.一种提高水下锁气泡能力的工程表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）以金属或复合材料为基体，首先进行相应预处理，获得干净待处理的表面；

2）采用超疏水表面微观形貌构建方法在基体表面构造出具有一定粗糙度的微观结构；

3）根据所选用基体的大小和形状，确定单位超疏水表面的面积大小及其形状，以及相邻单位超疏水表面的间隔间距，剩余的表面即为超亲水区域，然后将确定的超亲水区域用胶带密封以防止修饰剂浸入；所述的单位超疏水表面是四边形、六边形、圆形；确保任意单位超疏水表面的四周都是超亲水区域；单位超疏水表面面积大小为0.5~1.5cm²，相邻单位超疏水表面间距为0.2~0.4 cm；

4）利用低表面能修饰剂修饰步骤3）获得的基体，最后将超亲水区域胶带去除，获得超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面；步骤4）中采用十七氟硅烷、月桂酸或PDMS低表面能修饰剂修饰基体，最后将基体表面的防水胶带去除，即可获得超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基体为钢材、钛合金、铝合金或环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备方法具体步骤如下：

第一步，以铝合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1~6号金相砂纸对铝合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗15 min后晾干备用；

第二步，利用电化学刻蚀的方法，以铝片为阳极，铂片为阴极，NaCl电解液浓度为0.1mol/L，电压为6 V，刻蚀时间为2 h，在基体表面得到微观结构；

第三步，设计单位超疏水表面形状为边长1cm的正方形，每个正方形间距为0.2cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，采用防水胶带将所选超亲水区域密封；

第四步，将基体浸入浓度为1 wt%的FAS-17乙醇溶液中，并保持24 h，然后在120 ℃的烘箱中热烘2 h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备方法具体步骤如下：

第一步，以铝合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1~6号金相砂纸对铝合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗10 min后晾干备用；

第二步，利用电化学刻蚀的方法，以铝片为阳极，铂片为阴极，NaCl电解液浓度为0.1mol/L，电压为8 V，刻蚀时间为2 h，在基体表面得到微观结构；

第三步，设计单位超疏水形状为直径1cm的圆形，相邻两个超疏水圆形区域的圆心间距为1.4cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，并采用防水胶带将所选超亲水区域密封；

第四步，将基体浸入浓度为1 wt%的FAS-17乙醇溶液中，并保持24 h，然后在120 ℃的烘箱中热烘1.5 h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备方法具体步骤如下：

第一步，以钛合金为基体材料，线切割成10cm×10cm×1mm尺寸，采用1~6号金相砂纸对钛合金表面进行打磨，然后依此在丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗15 min后晾干备用；

第二步，将钛合金基体浸入40wt%的H₂SO₄溶液中在65℃反应1h后，放入0.1 mol/L的NaHCO₃稀溶液中浸渍5min以去除表面残留的酸溶液，最后将试样放入3.5 mol/L的NaOH水溶液中反应18 h，取出用蒸馏水冲洗干净，得到钛合金表面微观结构；

第三步，设计单位超疏水形状为边长1cm的正方形，每个正方形间距为0.2cm，基体表面除了超疏水区域外的所有区域都是超亲水区域，并采用防水胶带将所选超亲水区域密封；

第四步，将基体浸入浓度为1 wt%的FAS-17乙醇溶液中，并保持24 h，然后在120 ℃的烘箱中热烘2 h，最后将基体表面的防水胶带去除，得到超疏水/超亲水间隔阵列分布的工程表面。

6.根据权利要求1-5任一所述制备方法获得的水下锁气泡能力提高的工程表面。