[发明专利]一种具有双重特性的柔性Janus多孔表面的制备方法及其应用有效

专利信息
申请号: 202011408489.8 申请日: 2020-12-04
公开(公告)号: CN112625298B 公开(公告)日: 2021-09-03
发明(设计)人: 刘克松;刘蕊;贲霜;查金龙;宁宇震 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: C08J9/40 分类号: C08J9/40;C08L83/04
代理公司: 北京永创新实专利事务所 11121 代理人: 冀学军
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 双重 特性 柔性 janus 多孔 表面 制备 方法 及其 应用
【说明书】:

发明公开了一种具有双重特性的柔性Janus多孔表面的制备方法及其应用,属于功能材料及流体控制技术领域。制备方法包括,首先制备柔性PDMS薄膜,然后在二维程控点胶机上,对柔性PDMS薄膜的粗糙面用倒角空心针头进行机械打孔,获得具备结构梯度的柔性PDMS薄膜。最后通过仿贻贝多巴胺足丝蛋白黏附修饰的方法,对具备结构梯度的柔性PDMS薄膜进行超疏气改性处理,得到一侧为超疏气‑大孔径、另一侧为亲气‑小孔径结构的具有双重特性的柔性Janus多孔表面材料。得到的柔性Janus多孔表面材料能现气泡从超疏气‑大孔径侧到亲气‑小孔径侧的单向导通,并实现气泡在水下的储存。本发明制备方法简单,实现了水下气泡的可控单向导通与输运储存功能,应用前景广泛。

技术领域

本发明属于功能材料及流体控制技术领域,具体涉及一种具有双重特性的柔性Janus多孔表面的制备方法及其应用。

背景技术

从大自然到工业生产过程,通过设计界面的结构来操纵流体的输运一直是一个重要的研究领域,流体的单向输运在水体净化、海水脱盐和电器能源等方面有着至关重要的应用。在工业生产中,气泡是一种较为简单的界面结构,在流体的管道输运、海洋船舶的腐蚀、发泡过程的控制气泡等领域起到很重要的输运作用,然而,气泡在水环境中可能会带来严重的腐蚀和堵塞,高冲击压力产生的气泡甚至可以摧毁固体材料的表面,因此,研究在水环境中气泡的可控输运具有重大的意义。

现有技术中,Janus多孔表面常常作为水的传输载体,为一侧亲水层和另一侧疏水层的单向浸润表面材料,多用于水体过滤和雾水收集等场景。但是在工业生产中,将Janus多孔表面材料作为气体的传输载体,实现气泡的单向传输和存储是目前亟待解决的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的之一是提出了一种具有双重特性的柔性Janus多孔表面材料。

本发明的目的之二是提出了制备具有双重特性的柔性Janus多孔表面的方法。

本发明的目的之三是具有双重特性的柔性Janus多孔表面材料的应用,通过同时具有结构梯度与浸润性梯度的柔性Janus多孔表面,实现了气体在水下的单向导通以及储存功能。

所述的一种具有双重特性的柔性Janus多孔表面的制备方法,具体包括以下步骤:

步骤一,制备柔性PDMS薄膜;

具体为:

步骤101,以10:1的质量比称取PDMS预聚物与交联剂,连续搅拌10min使其混合均匀,混合后密度为1.04g/mL;

步骤102,将混合后的PDMS预聚物与交联剂倒入底部贴好砂纸的培养皿中,制备出厚度为0.5mm的充满气泡的混合物。

步骤103,将充满气泡的混合物水平放置于真空干燥器中,常温下抽真空30min至气泡完全消失,然后水平密闭放置24h;

步骤104,将消除气泡的混合物水平放置于电热恒温鼓风干燥箱中,于70℃环境中加热固化2h,常温冷却后将砂纸剥离,获得一侧粗糙、另一侧光滑的柔性PDMS薄膜。

所述的柔性PDMS薄膜剥离砂纸的一侧为粗糙面,另外一侧为光滑面。

步骤二,将柔性PDMS薄膜粗糙面朝上、光滑面朝下固定在二维程控点胶机上,在点胶机的移动机械臂上安装好倒角空心针头,对柔性PDMS薄膜的粗糙面进行机械打孔,获得一侧为粗糙-大孔径结构、另一侧为光滑-小孔径结构的具备结构梯度的柔性PDMS薄膜。

倒角空心针头的倒角为30°。

步骤三,通过仿贻贝多巴胺足丝蛋白黏附修饰的方法,对具备结构梯度的柔性PDMS薄膜进行超疏气改性处理,得到具有单向导通和储存功能的双重特性的柔性Janus多孔表面材料;

所述的超疏气改性处理的过程具体为:

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