[发明专利]一种仿生槐叶苹的高粘附超疏水表面及其制备方法

说明书

本发明提供一种仿生槐叶苹的高粘附超疏水表面及其制备方法，属于超疏水表面领域。本发明的高粘附超疏水表面是以微纳米复合结构的各种超疏水表面作为基底，通过多巴胺缓冲溶液浸泡处理使其微结构顶端被聚多巴胺修饰而得到。该表面具有仿生槐叶苹的特性，即表面微结构顶端亲水而其他部位疏水从而使材料表面具有高粘附超疏水的性能。本发明提出的仿生槐叶苹高粘附超疏水表面，具有制备方法简单、基底选择性广、可控性好等特点，特别适用于转移无损失微量液滴及固体微颗粒，可广泛应用到化学、物理、机械、生物及医学等的科研和生产领域。

技术领域

本发明涉及超疏水表面技术领域，具体而言，尤其涉及一种仿生槐叶苹的高粘附超疏水表面及其制备方法。

背景技术

自从阵列聚苯乙烯纳米管膜具有高粘附超疏水特性的文献报道以来(文献报道有《先进材料》杂志Adv.Mater.2005,17,1997-1981.)，高粘附超疏水表面的研究吸引了人们的广泛关注。高粘附超疏水表面在无损失液体的转移方面起到独有的作用，实现有腐蚀性的、贵重的、剧毒性微量液滴的操控并在医学、生物和科研领域备受关注。目前高粘附超疏水表面设计路线主要有以下几个方面：

(1)构建特殊纳米管结构实现高粘附超疏水性：如采用电化学方法制备的二氧化钛纳米管膜表面具有高粘附超疏水性，认为纳米管内的封闭空气提供负压进而增强该超疏水表面的粘附性。(文献报道有《先进材料》杂志Adv.Mater.2009,21,3799-3803.)

(2)提高与液滴之间接触面积的方式实现高粘附超疏水性：如通过采用原点状非均匀氧化石墨烯薄膜的三维结构化方法，一步三维收缩制备具有折叠结构的乳突阵列(文献报道有《先进功能材料》杂志Adv.Funct.Mater.2019,29,1900266.)。该表面具有类似玫瑰花瓣表面褶皱结构(文献报道有杂志Langmuir.2008,24,4114-4119.)进而增加水滴和材料表面的接触面积，使表面具有高粘附超疏水性。

(3)引入亲水性物质实现高粘附超疏水性：如氟硅烷溶液中加入适量的硝基纤维素等亲水性物质对粗糙结构表面进行共修饰(文献报道有杂志Langmuir.2008,24,3867-3873.)，或在超疏水表面进行亲水物质的图案化(文献报道有《应用化学》杂志Angew.Chem.Int.Ed.2010,49,9401-9404)，获得高粘附超疏水性表面。

然而以上设计路线其方法复杂、成本较高、需要复杂设备等缺陷，大大阻碍了高粘附超疏水表面的制备与发展。自然界中槐叶苹具有高粘附超疏水的特性，槐叶苹表面微结构绒毛是疏水的、特别是其顶端则有亲水性细胞(文献报道有《先进材料》杂志Adv.Mater.2010,22,2325-2328)。仿生制备具有槐叶苹特性的微结构顶端亲水的超疏水表面为设计与制备高粘附超疏水表面提供了一个新的思路。

发明内容

根据上述提出现有的高粘附超疏水表面设计路线存在方法复杂、成本高且需要复杂设备等技术问题，而提供一种仿生槐叶苹的高粘附超疏水表面及其制备方法。本发明主要以具有微纳米复合结构的各种超疏水表面作为基底，通过多巴胺缓冲溶液浸泡处理，从而达到高粘附超疏水表面的特性。

本发明采用的技术手段如下：

一种仿生槐叶苹的高粘附超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述方法是以具有微纳米复合结构的超疏水表面作为基底，通过多巴胺缓冲溶液浸泡处理使其微纳米复合结构的顶端被多巴胺修饰，得到仿生槐叶苹的高粘附超疏水表面。

进一步地，所述超疏水表面是金属表面、聚合物表面或无机材料表面中的一种或一种以上的混合物。

进一步地，所述金属表面为铝板、铜板或铁板的表面；所述聚合物表面为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚甲基硅氧烷的表面；所述无机材料表面为硅片或玻璃的表面。

进一步地，所述超疏水表面的微纳米复合结构是通过化学腐蚀、光刻蚀、模板法、相分离或溶胶-凝胶的方法处理得到。