[发明专利]一种磁响应性超疏水表面的简易制备方法

说明书

本发明涉及一种超疏水表面的制备方法，尤其涉及一种磁响应性超疏水表面的简易制备方法。包括以下步骤：步骤一、使用天平分别量取PDMS预聚体与固化剂，按照质量比10:1混合，再使用量筒量取有机溶剂硅油，然后倒入烧杯中混合，用玻璃棒搅拌均匀；步骤二、用天平量取颗粒直径为1‑10μm的Fe粉，倒入烧杯中，继续用玻璃棒剧烈搅拌5min以上，直至搅拌成均匀的黑色混合溶液；步骤三、将玻璃片基底置于钕磁铁之上，使用喷枪将步骤二中配置的混合溶液均匀地喷涂到玻璃基底上；步骤四、将步骤三中的钕磁铁及其上面的玻璃基底放入干燥箱中进行加热固化，加热温度为60℃，加热时间为12h，使得有机溶剂硅油挥发，PDMS固化，形成PDMS/铁颗粒复合柱状阵列微结构，最终得到磁响应性超疏水表面。

技术领域

本发明涉及一种超疏水表面的制备方法，尤其涉及一种磁响应性超疏水表面的简易制备方法。

背景技术

近年来，最具代表性的荷叶的超疏水性能逐步进入了研究者的视野中，对于荷叶这种“出淤泥而不染”的特性人们进行了广泛的研究，已有研究表明荷叶具有这种自清洁效应的主要原因是其表面的微纳米级复合结构减少了液滴和表面的接触面积，从而阻止了液滴对表面的浸润，使得表面表现出超疏水特性。

随着仿生学的不断发展，越来越多的具备超疏水性能的材料在生产和生活中也有了广泛的应用。例如，超疏水材料可以应用在抗结冰方面，通过表面的疏水性能使表面“不沾水”，从而不结冰；在微流体领域内，可以通过材料亲疏水性能的转换，进行液滴的运输；在医用材料方面可以通过材料亲疏水性能的转换来控制细胞、血液蛋白的粘附。

传统超疏水性材料表面的制备方法一般是在不同种类材料上进行表面微结构的加工构建以及化学处理降低表面能，并且随着精密制造技术、电化学技术、光刻技术的逐渐成熟，在传统材料上进行加工微结构以形成超疏水表面的方法得到了广泛发展与应用，但这些工艺方法不仅需要考虑表面微结构的尺寸、形状等，还需要选择合适的化学处理方法降低材料的表面能，并且需要许多特定的昂贵的加工设备以及工艺，制作成本很高。

与传统工艺方法相比，目前聚合物材料与微纳米颗粒的结合表现出了新的优异性能，物理性能随磁场变化而变化的材料属于其中一类比较特殊的智能响应性材料，这种材料因其磁响应开关的便利性，鲁棒性，瞬时响应性以及远程可控性而受到越来越多的关注。磁场可控软材料包括铁磁流体、磁流变流体和磁性凝胶弹性体。铁磁流体和磁流变流体因其属于流体范畴，易流动，所以在超疏水表面亲疏水性能转换应用方面适用性较低；而磁性凝胶弹性体是一种新型的复合材料，由高弹性聚合物基体及分散在其中的微纳米级磁性颗粒组成，可以通过磁场开关快速改变物理特性，是超疏水材料表面未来技术发展的一项趋势与热点，鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对上述现有技术中存在的制备成本高、适用性低等缺点，本发明目的在于提供一种成本低、工艺简单、适用性强且产出性能良好的磁响应性超疏水表面制备方法。

为了实现上述目的，本发明提出的一种磁响应性超疏水表面的简易制备方法，包括以下步骤：

步骤一、使用天平分别量取PDMS预聚体与固化剂，按照质量比10:1混合，再使用量筒量取有机溶剂硅油，然后倒入烧杯中混合，用玻璃棒搅拌均匀；

步骤二、用天平量取颗粒直径为1-10μm的Fe粉，倒入烧杯中，继续用玻璃棒剧烈搅拌5min以上，直至搅拌成均匀的黑色混合溶液，使Fe颗粒在混合溶液中均匀分布；

步骤三、将玻璃片基底置于钕磁铁之上，使用喷枪将步骤二中配置的混合溶液均匀地喷涂到玻璃基底上。受磁场作用，Fe颗粒在未固化的PDMS混合物中自发的沿磁场进行排列，在基底上形成微米级的柱状阵列微结构；

步骤四、将步骤三中的钕磁铁及其上面的玻璃基底放入干燥箱中进行加热固化，加热温度为60℃，加热时间为12h，使得有机溶剂硅油挥发，PDMS固化，形成PDMS/铁颗粒复合柱状阵列微结构，最终得到磁响应性超疏水表面。