[发明专利]一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法

权利要求书

1.一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用线切割将基体材料加工成长方形样品块，并对所述长方形样品块进行抛光、清洗、干燥预处理，得到预处理后样品块；

(2)利用微米结构加工技术在所述预处理后样品块表面构建初级微米级凹凸结构，之后采用纳米结构加工技术在已形成的所述初级微米级凹凸结构上构建一层纳米结构，制备得到具有微纳二级复合结构的样品块；

(3)将所述具有微纳二级复合结构的样品块竖直地置于持续沸腾的含有低表面能物质的乙醇溶液上方进行表面润湿处理；之后将经过表面润湿处理后的样品块放入110-120℃烘箱中干燥2小时，制备得到成品；

(4)在所述成品表面进行液滴撞击实验，所述液滴表现为从非润湿性高的区域定向弹跳至非润湿性低的区域，显示出反弹定向运动特性。

2.根据权利要求1所述的一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，步骤(1)中所述基体材料为金属材料。

3.根据权利要求2所述的一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，所述金属材料为钛合金、铝合金、钴基合金、镁合金、不锈钢。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，步骤(1)中所述抛光、清洗、干燥预处理过程为采用金相砂纸或抛光布打磨所述长方形样品块表面，直至肉眼观察没有划痕为止，之后进行机械抛光直至金相显微镜观察没有划痕，之后将抛光的所述长方形样品块清洗、干燥，得到预处理后样品块。

5.根据权利要求4所述的一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，步骤(2)中所述微米结构加工技术为喷砂法或强酸刻蚀法；所述喷砂法控制压强为0.1～0.5MPa，喷砂时间为5～15s；所述强酸刻蚀法使用的强酸为质量百分比为10～20％的HCl水溶液，刻蚀时间为8～15h。

6.根据权利要求5所述的一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，步骤(2)中所述纳米结构加工技术为阳极氧化法、水热法或弱酸碱刻蚀法；所述阳极氧化法采用经过所述微米结构加工技术处理后的样品块为阳极，Pt片作为阴极，在质量分数为0.5～3％HF水溶液中进行阳极氧化，所述阳极氧化过程控制电压为5-30V，氧化时间为5～35min；所述水热法采用1～3mol/L NaOH水溶液与经过所述微米结构加工技术处理后的样品块进行水热反应，所述水热反应温度为180～240℃，时间为5～24h；所述弱酸碱刻蚀法的工艺过程为将经过所述微米结构加工技术处理后的样品块浸入到质量分数为40～50％的H₂SO₄水溶液中反应1～2小时，之后放入到0.1～0.5mol/L的NaHCO₃稀溶液中浸渍5min，最后放入浓度为1～2M的NaOH水溶液中反应10～20h。

7.根据权利要求1所述的一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，步骤(1)中所述基体材料为非金属材料。

8.根据权利要求7所述的一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，步骤(1)中所述抛光、清洗、干燥预处理过程为利用腊将所述长方形样品块贴在陶瓷盘上，之后将所述长方形样品块加压于旋转的抛光布上，同时加入适量的二氧化硅抛光液，抛光至显微镜观察无划痕，之后将抛光的所述长方形样品块清洗、干燥，得到预处理后样品块；步骤(2)中所述微米结构加工技术为光刻蚀法；步骤(2)中所述纳米结构加工技术为干法等离子刻蚀法。

9.根据权利要求6或8所述的一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，步骤(3)中所述低表面能物质为十七氟硅烷或硬脂酸，所述含有低表面能物质的乙醇溶液的浓度为50％～100％，所述含有低表面能物质的乙醇溶液与所述具有微纳二级复合结构的样品块底端之间的距离为1～2cm，所述表面润湿处理时间为0.5～1h。

10.根据权利要求9所述的一种基于表面润湿梯度的液滴弹跳方向的控制方法，其特征在于，步骤(4)中所述液滴撞击实验的控制参数为液滴直径2μL～10μL，撞击速度0.5～2m/s。