[发明专利]一种基于胶体共组装模板的反蛋白石结构超滑多孔表面及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于胶体共组装模板的反蛋白石结构超滑多孔表面及其制备方法，包括以下步骤：(1)分级结构胶体晶体模板的制备；(2)反蛋白石聚合物薄膜的制备：将预聚物溶液渗透到胶体晶体模板的空隙中，进行固化；去除胶体晶体模板，得到分级反蛋白石结构薄膜；(3)润滑液灌注的超滑多孔表面的制备：将步骤(2)得到的分级反蛋白石结构薄膜浸泡在润滑液中，进行真空处理或者超声并浸泡过夜，使润滑液充分浸润分级反蛋白石孔洞形成超滑多孔表面。本发明制备方法简单快捷，制备出的功能性表面可以实现快速的表面润滑油自供给，大大提高了润滑表面的稳定性和使用寿命，对于拓展浸润性材料的应用前景具有重要意义。

技术领域

本发明涉及生物材料研究技术领域，具体涉及一种基于胶体共组装模板的反蛋白石结构超滑多孔表面及其制备方法，该超滑表面可应用于手术器械、船舶、防霜防冻等多个领域。

背景技术

具有特殊浸润性的功能性材料在健康、环境和能源等方面具有十分重要的意义。受自然界生物体表面的启发，各种基于固-气-液界面模型的功能性浸润表面如超疏水表面、超疏油表面等被开发出来，并且在自清洁、液滴运输、防腐蚀等方面展现出广阔的应用前景。然而，这些表面的微结构和化学性质很容易被破坏，因此限制了它们的实际应用。

润滑液灌注的超滑多孔表面实现了固-气-液到固-润滑油-液的界面模型，对各种不混溶液体都呈现出良好的排斥作用，能显著减小液滴滑动角和滞后角。同时，该表面具有一定的自修复性能，大大增加了浸润性表面的稳定性，因此受到了科学界的广泛关注和研究。然而，目前的润滑液灌注的超滑多孔表面只具备有限的润滑油存储能力，一旦表面的润滑油流失且得不到快速有效的补充，该表面的稳定性和耐久性就会受到损害。

受猪笼草蜜腺结构的启发，本发明通过微米级和纳米级胶体粒子的共组装得到双层胶体晶体模板，并通过复制得到相互贯通的分级反蛋白石结构聚合物薄膜，该薄膜具有快速自供给的性质，大大提高了浸润性表面的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统的润滑液灌注的超滑多孔表面润滑液无法及时补充而损害表面稳定性的缺点，而提供了一种基于胶体共组装模板的反蛋白石结构超滑多孔表面及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于胶体共组装模板的反蛋白石结构超滑多孔表面的制备方法，包括以下步骤：

(1)分级结构胶体晶体模板的制备：将纳米级的胶体粒子和微米级的胶体粒子进行共组装，制备具有分级结构的胶体晶体模板；

(2)反蛋白石聚合物薄膜的制备：将预聚物溶液渗透到步骤(1)得到的具有分级结构的胶体晶体模板的空隙中，进行固化；去除胶体晶体模板，得到分级反蛋白石结构薄膜；

(3)润滑液灌注的超滑多孔表面的制备：将步骤(2)得到的分级反蛋白石结构薄膜洗净、去除多余水分后浸泡在润滑液中，进行真空处理或者超声并浸泡过夜，使润滑液充分浸润分级反蛋白石孔洞形成超滑多孔表面。

步骤(1)中，所述的分级结构胶体晶体模板的制备的具体制备过程为：将纳米级和微米级的两种粒径尺度的胶体粒子分散在溶剂中，得到浓度为5％～30％的胶体粒子酒精溶液，在玻璃片或者硅片上共组装形成具有分级结构的密堆积排列的胶体晶体模板，之后进行600℃的高温煅烧使得胶体粒子之间的结合更加紧密。

所述的胶体粒子为二氧化硅、四氧化三铁、二氧化钛、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯酸乙酯中的任意两种；纳米级的胶体粒子的粒径为200～300nm，微米级的胶体粒子的粒径为1～4μm。

所述的预聚物溶液是聚氨酯PU、聚丙烯酸甲酯PMA或聚丙烯酸丁酯PBA中的一种。

步骤(2)中，预聚物溶液的固化方式为热聚合或者溶剂挥发法。