[发明专利]一种润滑液注入型超滑硅橡胶/纳米无机物动态双疏杂化涂层及其构筑方法和应用

说明书

本发明公开一种润滑液注入型超滑硅橡胶/纳米无机物动态双疏杂化涂层及其构筑方法和应用。首先通过旋涂法制备疏水硅橡胶与纳米无机物杂化基底；接着注入润滑液构筑超滑硅橡胶/无机物纳米粒子动态双疏涂层。本发明考察杂化基底成分对基底表面润湿性能以及润滑液粘度和用量对涂层的动态双疏性能及其稳定性、剪切稳定性和热稳定性的影响。本发明硅橡胶/无机物纳米粒子涂层对水和油酸的滑动角值分别在1.64～2.84°和2.11～7.46°范围；具有优异动态双疏、自修复、剪切稳定和热稳定性能。该动态双疏杂化涂层对不同表面能、不同温度和不同酸碱性液体污染物显示优良的自清洁作用。

技术领域

本发明属于自清洁和自修复超润滑涂层材料和表界面材料领域，具体涉及一种润滑液注入型超滑硅橡胶/纳米无机物动态双疏杂化涂层及其构筑方法和应用。

背景技术

受到自然界抗润湿表面的启发，仿荷叶超疏水和仿猪笼草润滑液注入的超滑表面（或涂层）受到广泛的重视和报道，针对不同需求和用途从这两类中选择合适的抗湿表面材料。与天然蜡以及微\纳米粗糙结构的协同作用使荷叶具有疏水性和自清洁性相比，猪笼草利用口缘区内壁多孔结构“锁住” 的一层蜡状粘液物质（自分泌）而呈现（动态）双疏和多功能性。因此，仿猪笼草口缘区的超滑表面是通过将一种低表面能液体（润滑液）注入呈微/纳米孔粗糙结构基底，以一薄层润滑液取代粗糙结构孔隙之间的空气，形成光滑、连续、化学性质均一的润滑液表层而形成的固/液复合结构。Aizenberg等首次对这种固液复合结构提出超滑液体灌注多孔表面（Slippery liquid infused porous surfaces）或超滑液体灌注表面（lubricant-infused slippery surface）的概念（Aizenberg J., et al., Nature,2011, 477, 443）。这种超滑表面（或涂层）具有较低的滑动角和接触角滞后而显示优异的疏液、不粘附、自修复等特性，成为表界面领域的研究热点，并在自清洁、防污、防覆冰、防雾、防霜、防腐蚀、减阻、油水分离、微流体控制、刺激响应和透光性等诸多领域都具有广阔的应用前景（Levkin P. A., et al., Adv. Func. Mater., 2019, 29(4): 1802317）。构筑润滑液注入型的超滑微纳米结构涂层是实现动态双疏性能的一种重要策略。至今，对于超滑液体灌注多孔表面的研究尚处于积极探索阶段，前人报道超滑表面构建方法主要包括基底制备、基底修饰（保证基底与润滑液具有良好的化学亲和力）、润滑油选择、润滑油灌注等四个方面（① Yang, Y. M. et al., Colloid Polym. Sci., 2018, 296(2): 319-326; ② Shiratori, S., et al., Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6(16):13985;③ Wong, T. S. and Aizenberg, J., et al., Appl. Phys. Lett., 2013, 102(23):231603；④ 张达威等, 表面技术, 2019, 48(1): 90-101；⑤ 张庆华等，化学进展，2016,28(1): 9-17）。