[发明专利]一种管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法及装置

权利要求书

1.一种管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法，其特征在于，利用静电吸附原理构建管状阳极（8）与工件管道（9）内壁之间的电沉积微流道，将管状阳极（8）置于工件管道（9）内部并保持一定间隙，不通电时，通过管状阳极（8）的沉积液在其开孔处形成液滴；通电后，液滴在管状阳极（8）与阴极工件管道（9）内壁之间形成微流体通道，从而实现工件管道（9）内壁超疏水微结构的制备；

所述工件管道（9）相对管状阳极（8）旋转，所述管状阳极（8）保持静止；所述管状阳极（8）沿轴向方向上开设有孔，且开孔位置位于管状阳极（8）的上侧壁；孔的直径、两孔之间的距离依据所需超疏水微结构尺寸而定。

2.根据权利要求1所述的管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法，其特征在于，所述工件管道（9）内径略大于管状阳极（8）外径。

3.根据权利要求1-2任一项所述的管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据所需超疏水微结构的尺寸在管状阳极（8）一侧开孔；

根据所需超疏水微结构的样式设置旋转速度与间歇时常，优化后导入计算机（1）；

对工件管道（9）内壁进行预处理将内壁表面毛化，提高超疏水微结构与内壁的结合力；

管状阳极（8）与直流脉冲电源（3）正极相连，工件管道（9）与直流脉冲电源（3）负极相连；

开启蠕动泵（4），缓速通入沉积液，使管状阳极（8）内部充满沉积液并在顶端开孔处形成微小液滴；

通电，液滴吸附在工件管道（9）内壁构成微流道，形成电化学回路；

运动控制器（2）控制旋转手臂（11）实现工件管道（9）间歇旋转，制备超疏水微结构；

加工结束后，可以将超疏水微结构氧化一段时间或者涂覆低表面能物质，最终在工件管道（9）内壁获得超疏水表面。

4.实现权利要求1～2任一项所述的管道内壁超疏水结构的电沉积制备方法的装置，其特征在于，包括电沉积加工系统、电沉积液循环系统和运动控制系统；所述电沉积加工系统包括直流脉冲电源（3）、管状阳极（8）和工件管道（9）；所述管状阳极（8）与直流脉冲电源（3）正极相连，工件管道（9）与直流脉冲电源（3）负极相连，并依靠进液口夹具（5）与出液口夹具（10）保证一定工作间隙；所述运动控制系统包括计算机（1）和运动控制器（2）；所述计算机（1）控制运动控制器（2）、蠕动泵（4）和直流脉冲电源（3），所述运动控制器（2）控制x-y-z三轴运动平台（12）和旋转手臂（11）；所述电沉积液循环系统包括蠕动泵（4）、储液槽（7），进液口夹具（5）和出液口夹具（10）；所述进液口夹具（5）保证沉积液只进入管状阳极（8）内，所述出液口夹具（10）夹持管状阳极（8）的同时夹紧工件管道（9），使工件管道（9）能跟随旋转手臂（11）旋转。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，进液口与管状阳极（8）连接处可套密封橡胶圈，防止沉积液进入工件管道（9）内。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述出液口夹具（10）内设置橡胶垫圈，保证管状阳极（8）与工件管道（9）的间隙稳定。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述进液口夹具（5）与出液口夹具（10）为亚克力耐蚀绝缘材料。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，出液口设置节流阀（13），用于调整管状阳极（8）腔内流速。