[发明专利]基于碳水化合物的嵌段共聚物自组装微纳结构在防冰中的应用

说明书

本发明涉及防冰技术领域，提供了基于碳水化合物的嵌段共聚物自组装微纳结构在防冰中的应用，所述基于碳水化合物的嵌段共聚物自组装微纳结构通过以下步骤制备得到：将碳水化合物基嵌段共聚物溶液涂覆在基底表面，然后进行退火，得到基于碳水化合物的嵌段共聚物自组装微纳结构。嵌段共聚物自组装微纳结构是一种通过自组装形成的垂直(或水平)的圆柱状(或片状)结构，该微纳结构具有超疏水性能，本发明将该微纳结构应用于防冰材料中，具有延缓结冰速度、冰易于去除、防冰效果好的优点。

技术领域

本发明涉及防冰材料技术领域，尤其涉及基于碳水化合物的嵌段共聚物自组装微纳结构在防冰中的应用。

背景技术

冰覆问题一直是存在于人们日常生活中的安全隐患，例如飞机飞行的时候如果机翼结冰，翼型就会被破坏，降低飞行的安全性，如果高压电线覆冰，就会导致电网倒塔，电线断线，给生产生活带来严重的威胁。

超疏水表面因可以延缓表面冰晶的形成而被用做防冰表面，被寄期望于抑制或防止表面覆冰的形成以及有效脱除表面积冰。目前，研究人员通常通过在粗糙表面上涂覆超疏水材料的方法制备超疏水表面，常用的超疏水材料是一些低表面能的材料，例如十八烷基三氯硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷改性纤维素纳米纤维、氟化合物等。但是这些超疏水表面的防冰效果有待进一步提高。

嵌段共聚物薄膜常被应用于纳米结构工程中，被认为是磁存储、光电材料和作为传感器模板和支架的理想材料。目前，并没有将嵌段共聚物形成的微纳结构应用于防冰材料中的研究。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于碳水化合物的嵌段共聚物自组装微纳结构在防冰中的应用。基于碳水化合物嵌段共聚物自组装微纳结构具有超疏水特性，将其作为防冰表面，具有延缓结冰速度、冰易于去除、防冰效果好的优点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

基于碳水化合物的嵌段共聚物自组装微纳结构在防冰中的应用，所述基于碳水化合物的嵌段共聚物自组装微纳结构通过以下步骤制备得到：将碳水化合物基嵌段共聚物溶液涂覆在基底表面，然后进行退火，得到基于碳水化合物的嵌段共聚物自组装微纳结构。

优选的，所述碳水化合物基嵌段共聚物为一端具有亲水性、另一端具有疏水性且具有亲水性的一端能够自组装成垂直圆柱状结构、水平圆柱状结构、垂直片状结构或水平片状结构的嵌段共聚物。

优选的，所述嵌段共聚物为麦芽七糖和聚苯乙烯的嵌段共聚物、麦芽七糖和异戊二烯的嵌段共聚物以及聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的嵌段共聚物中的一种或几种。

优选的，所述退火的方式为热退火、溶剂蒸汽退火或微波退火。

优选的，所述热退火的温度为40～1000℃，时间为0.5～24h；所述溶剂退火的温度为20～100℃，时间为0.5～72h；所述微波退火的温度为100～500K，时间为1～500s，微波能量为1～5GHz。

优选的，所述涂覆前，还包括将基底依次进行清洗、干燥和氧等离子体处理。

优选的，所述清洗包括依次进行的丙酮洗、乙醇洗和水洗，所述干燥的方式为氮气吹干；所述氧等离子体处理的时间为10～15min。

优选的，所述涂覆后，还包括将涂覆所得湿膜在室温下进行干燥；所述干燥的时间为1～24h。

优选的，所述涂覆的方法为旋涂；所述旋涂的厚度为5～500nm。

优选的，所述基底的材质为硅、合金、高分子材料、金属-塑料复合材料或不锈钢。