[发明专利]一种新型结构超疏油表面及其基于叠层状微结构沉积的制备方法

说明书

本发明提供了一种新型结构超疏油表面及其基于叠层状微结构沉积的制备方法，属于功能表面制备技术领域，包括铠甲微结构和叠层微结构；相邻所述铠甲微结构之间为微凹槽，微凹槽内设置有叠层微结构，所述叠层微结构与铠甲微结构之间具有一定的间隙；且所述叠层微结构不高于铠甲微结构；所述铠甲微结构和微凹槽的下端均设置有基底。本发明中超疏油表面中铠甲微结构与叠层微结构之间有一定的间隙，叠层微结构不仅能阻止自身被油液润湿，还能减小油液对其相邻铠甲微结构的润湿。基于叠层状微结构沉积的制备方法是通过液膜辅助的方式将叠层状微结构单元振动转印到铠甲微结构的凹槽处，并通过升温或钎焊的方式提高叠层状微结构单元与基底的结合强度。

技术领域

本发明涉及功能表面制备技术领域，尤其涉及到一种新型结构超疏油表面及其基于叠层状微结构沉积的制备方法。

背景技术

超疏油表面是指通过在表面上构建微结构以实现油液与表面间的液气-液固复合接触界面从而实现油液在表面上的接触角大于140°的功能表面，这样的表面在自洁防污防黏附等具有潜在的应用价值，近年来在表面工程、环境、生物医药等方面得到了广泛的关注。

一般情况下，超疏油表面是在表面构造出二次凹槽结构(Tuteja A,Choi W,Ma M,Mabry J M,Mazzella S A,Rutledge G C,McKinley G H,Cohen R E.DesigningSuperoleophobic Surfaces.Science 2007,318:1618-1622.)或更复杂的双二次凹槽结构(201010132465.4，Liu T,Kim C-J.Turning a surface superrepellent even tocompletely wetting liquids.Science 2014,346:1096-1100.)来实现，这些复杂结构表面的构造工艺复杂，而且所构造的结构的力学性能较差。为了提升功能表面的力学性能，近年来提出一种铠甲-功能结构单元结合的耐久性超疏水表面(Wang D,Sun Q,Hokkanen MJ,et al.Design of robust superhydrophobic surfaces.Nature 2020,582:55-60.)，但这种表面只对表面张力较大的水滴起到疏水效果，对表面张力较小的油液不起作用。借鉴这种铠甲-功能结构单元结合的思想有望构建具有较好力学性能且具有超疏油性能的表面，其中的关键在于对铠甲结构内部的疏油功能结构单元的构造。

基于原位反应液体弹珠微结构转移的超疏油表面构建一文中提到了叠层状结构能阻止自身被油液润湿，但是，根据该工作的模型，叠层微结构需要充满微结构间的间隙，这使得表面的超疏油性能受到限制。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种新型结构超疏油表面及其基于叠层状微结构沉积的制备方法。本发明超疏油表面中铠甲微结构与叠层微结构之间有一定的间隙，叠层微结构不仅能阻止自身被油液润湿，还能减小油液对其相邻铠甲微结构的润湿。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种带有铠甲-叠层微结构的超疏油表面，包括铠甲微结构和叠层微结构；相邻所述铠甲微结构之间为微凹槽，微凹槽内设置有叠层微结构，所述叠层微结构与铠甲微结构之间具有一定的间隙；且所述叠层微结构不高于铠甲微结构；所述铠甲微结构和微凹槽的下端均设置有基底。

上述方案中，所述叠层微结构由多层层片状单元叠加组成，层片状单元之间具有一定的间隙。

上述方案中，所述铠甲微结构为微凸起或者微凸棱。

上述方案中，所述铠甲微结构用于承受力和磨损，所述叠层微结构用于实现超疏油功能，具体的，油液置于铠甲微结构和叠层微结构上方，叠层微结构的顶端层片边缘限制油液沿叠层微结构向下铺展，使得油液只能在铠甲微结构上铺展有限距离，从而防止油液与微凹槽的部分区域接触。