[发明专利]一种具有奇异微结构的超疏水薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有奇异微结构的超疏水薄膜及其制备方法，包括：在金属板上加工通孔微阵列图形结构；在下电极板上旋凃一层热固性聚合物聚二甲基硅氧烷；金属通孔模板放置在聚合物涂层上方并形成微接触；将上电极板与下电极板组成一对平面电极，上电极板和金属通孔模板之间留有预设的空气间隙，上电极板与下电极板通入高压电源并保持，使聚合物受到的电场力大于自身的表面张力，直至聚合物成型结束；将成型结束的聚合物固化，获得具有奇异微结构的超疏水薄膜。本发明的制备方法是基于电场诱导的制备方法，无需昂贵的低表面能材料，工艺简单，成本较低；制备过程中无需使用有毒的苯系物，有利于工程中的大规模应用。

技术领域

本发明属于超疏水薄膜技术领域，特别涉及一种具有奇异微结构的超疏水薄膜及其制备方法。

背景技术

超疏水材料在自清洁、抗结冰、流体减阻力等方面有着广阔的应用前景，构筑超疏水表面主要考虑两个因素：一是材料具有低表面能，二是提高表面的粗糙度。现有的超疏水薄膜的制备方法主要有溶胶凝胶法、化学气相沉积法、刻蚀法，阳极氧化法等，这些方法普遍存在的缺点是工艺复杂，成本较高，需要昂贵的低表面能材料，且部分工艺的制备过程中还需使用有毒的苯系物，不能在工程中的大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有奇异微结构的超疏水薄膜及其制备方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的制备方法是基于电场诱导的制备方法，无需昂贵的低表面能材料，工艺简单，成本较低；制备过程中无需使用有毒的苯系物，有利于工程中的大规模应用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有奇异微结构的超疏水薄膜，所述超疏水薄膜由聚二甲基硅氧烷制成，超疏水表面具有双层奇异微结构，接触角大于150°，滚动角小于5°。

一种具有奇异微结构的超疏水薄膜的制备方法，包括以下步骤：

A、在金属板上加工通孔微阵列图形结构，制得金属通孔模板；

B、取两个具有导电性的平板分别作为上电极板和下电极板，在下电极板上涂一层热固性聚合物聚二甲基硅氧烷；

C、将步骤A制得的金属通孔模板放置在聚合物涂层上方并形成微接触，聚合物在自然毛细力的作用下能够在金属模板通孔中预成型形成突起的微结构阵列；

D、将上电极板与下电极板组成一对平面电极，上电极板和金属通孔模板之间留有预设的空气间隙，上电极板与下电极板与高压电源连接，上电极板与下电极板通入高压电源并保持，使聚合物受到的电场力大于自身的表面张力，直至聚合物成型结束；

E、将步骤D成型结束的聚合物固化，获得具有奇异微结构的超疏水薄膜。

进一步的，步骤A中，金属板的厚度为30-50μm，采用曝光腐蚀工艺加工圆形通孔微阵列图形结构，圆形通孔直径为50-80μm，相邻通孔之间的间距为50-80μm。

进一步的，步骤A中，金属板为304不锈钢，获得金属通孔模板后，金属通孔模板通过全氟硅烷进行表面修饰，用于降低金属通孔模板的表面能。

进一步的，步骤B中，上/下电极板为ITO玻璃或高掺杂的导电硅片。

进一步的，步骤B具体为：用匀胶机在ITO玻璃或高掺杂硅片上旋涂一层热固性聚合物聚二甲基硅氧烷，聚合物聚二甲基硅氧烷薄膜的厚度为30-50μm。

进一步的，步骤C中，突起的微结构阵列中微结构突起的高度为5-15μm。

进一步的，步骤D中，预设的空气间隙为5-20μm。