[发明专利]超疏水类金刚石复合层结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种类金刚石复合层结构的制备方法，包括以下步骤：提供聚偏氟乙烯‑六氟丙烯的有机溶液，在所述有机溶液中加入邻苯二甲酸二丁酯和纳米氧化物，加热处理形成混合浆料，将所述混合浆料沉积在基底上，干燥处理，将得到的膜层置于有机醇中浸泡处理，以溶解所述邻苯二甲酸二丁酯，制备具有孔隙结构的自支撑衬底，其中，所述纳米氧化物选自纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝中的至少一种；将所述自支撑衬底依次进行辉光清洗和离子刻蚀清洗后，置于沉积室中，通入四氟甲烷气体，开启高纯碳靶，在所述自支撑衬底的表面沉积氟掺杂类金刚石层；开启离子源对所述氟掺杂类金刚石层进行刻蚀处理，制备表面具有微纳结构阵列的氟掺杂类金刚石层。

技术领域

本发明属于类金刚石涂层技术领域，尤其涉及一种超疏水类金刚石复合层结构及其制备方法。

背景技术

近年来，具有特殊浸润性能的超疏水材料受到人们广泛关注，超疏水材料在医学生物、工农业生产和日常生活中，如自清洁材料、油水分离材料、抗污织布、减阻材料等都有着极其广阔的应用前景。然而目前研究的超疏水材料，制备工艺复杂、稳定性不好、成本高昂，且制备出的超疏水材料硬度不高，无法满足材料多样化的要求。因此，发展一种高硬、超疏水材料的方法对特殊浸润性能材料的广泛应用具有重要的促进作用和意义。

类金刚石(DLC)是一种含有sp²和sp³键合特征的非晶碳材料，由于具有高硬度和高弹性模量，低摩擦因数，耐磨损以及良好的真空摩擦学特性，很适合于作为耐磨涂层，从而引起了摩擦学界的重视，在刀具、模具、零部件以及生物医疗器件等领域有着广泛的应用前景。但是由于不具备疏水性，极大限制了金刚石涂层的工业应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超疏水类金刚石复合层结构及其制备方法，旨在解决现有的类金刚石涂层不具备疏水性的的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面提供一种类金刚石复合层结构，所述类金刚石复合层结构包括聚合物衬底，设置在所述自支撑衬底表面的氟掺杂类金刚石层，其中，所述氟掺杂类金刚石层背离所述聚合物衬底的表面为微纳阵列表面。

优选的，所述氟掺杂类金刚石层的厚度为0.5微米～1.2微米。

优选的，所述聚合物衬底的厚度为200微米～800微米。

优选的，所述聚合物衬底为聚偏氟乙烯-六氟丙烯衬底，且所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯衬底中分散有纳米二氧化硅和/或纳米三氧化二铝。

本发明第二方面提供一种类金刚石复合层结构的制备方法，包括以下步骤：

提供聚偏氟乙烯-六氟丙烯的有机溶液，在所述有机溶液中加入邻苯二甲酸二丁酯和纳米氧化物，加热处理形成混合浆料，将所述混合浆料沉积在基底上，干燥处理，将得到的膜层置于有机醇中浸泡处理，以溶解所述邻苯二甲酸二丁酯，制备具有孔隙结构的自支撑衬底，其中，所述纳米氧化物选自纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝中的至少一种；

将所述自支撑衬底依次进行辉光清洗和离子刻蚀清洗后，置于沉积室中，通入四氟甲烷气体，开启高纯碳靶，在所述自支撑衬底的表面沉积氟掺杂类金刚石层；

开启离子源对所述氟掺杂类金刚石层进行刻蚀处理，制备表面具有微纳结构阵列的氟掺杂类金刚石层。

优选的，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯的有机溶液为聚偏氟乙烯-六氟丙烯的丙酮溶液。

优选的，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯的有机溶液为聚偏氟乙烯-六氟丙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液。

优选的，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯的有机溶液中，聚偏氟乙烯-六氟丙烯的浓度为0.01～0.1g/ml。

优选的，所述混合浆料中，所述邻苯二甲酸二丁酯的浓度为0.05～0.2g/ml。