[发明专利]一种多孔疏水材料、疏水组件及其应用

说明书

本发明公开了一种多孔疏水材料，所述多孔疏水材料包括具有互连孔隙的基体层、具有疏水性的表面层、贯通所述基体层和所述表面层的气体通道。所述多孔疏水材料制成部件与气源连接构成多孔疏水组件，能够实现对表面层的微气囊进行主动气压控制，以抵抗外部液体压力或冲击力，维持表面层微气囊的耐久性，使疏水表面更不容易被浸润，保持疏水表面的疏水性。而且，多孔疏水表面与微气囊的主动气压控制协同作用，可以实现显著减阻，能够用于需要耐高速流体、高液压的场景，在降低流体阻力、抗液滴冲击或抗结冰、能量收集、液体定向运输或液滴定向操控中等领域将得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及疏水技术领域，更具体地，涉及一种多孔疏水材料、疏水组件及其应用。

背景技术

材料的疏水性可以通过适当的微纳结构和表面涂层来实现。疏水表面应用广泛，如自行清洁，金属防锈，轮船等防污防腐、减小阻力节省能源，以及生物医学流体输送等。

疏水表面的微纳结构能够在液体-固体接触界面形成微气囊，从而降低液体在固体表面的接触面积，降低液体在疏水表面的流阻。但是，一方面，传统疏水表面上的微气囊可以通过振动、挤压和撞击被轻易破坏，导致减阻能力丧失。另一方面，作用在疏水表面的液体压力增大时，例如，当疏水表面受到高压水射流冲击或者高速液滴撞击时，压力达到临界值的时候，液体会浸入疏水表面的微气囊，浸润疏水表面，造成疏水表面的失效，失效后的疏水表面，其表面的微结构甚至会进一步增加流体阻力，从而极大地限制了疏水表面的实际应用。可见，现有疏水材料的疏水表面功能耐久性不足，难以保持疏水性。

因此，需要研发出能够更好地保持疏水性的疏水材料，该疏水材料的疏水表面具有良好的功能耐久性。

发明内容

本发明为克服上述现有技术疏水材料的疏水表面功能耐久性不足的缺陷，提供一种多孔疏水材料，提供的多孔疏水材料能够实现微气囊主动气压控制，能够较好地维持微气囊，其疏水表面具有良好的功能耐久性。

本发明的另一目的在于提供包括上述的多孔疏水材料的疏水组件。

本发明的又一目的在于提供上述多孔疏水材料在降低流体阻力、抗结冰、能量收集、液体操控或液滴的定向运输中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多孔疏水材料，包括具有多个第一孔隙的基体层，和设置在基体层表面的具有疏水性的表面层，所述表面层具有第二孔隙；

所述第二孔隙与第一孔隙间相互连通，形成贯通所述基体层和所述表面层的气体通道。

所述多孔疏水材料的基体层中的第一孔隙和表面层中的第二孔隙相互连通，并贯通基体层和表面层，形成气体通道。第一孔隙可以与外部的高压气源相连，通过基体层内部的第一孔隙，将气体输送至多孔疏水材料的表面层，第二孔隙与外部空气连通。

优选地，所述第一孔隙和第二孔隙的尺度为微米和/或毫米尺度。

基体层中的第一孔隙可以为互相独立、互不相通的多个孔隙，也可以是相互连通的多个孔隙。表面层中的第二孔隙可以为互相独立、互不相通的多个孔隙，也可以是相互连通的多个孔隙。

优选地，制备所述基体层的原料为疏水或非疏水材料。

优选地，制备所述基体层的原料为金属材料、有机高分子材料或有机-无机复合材料。

可选地，所述有机高分子材料可以为疏水橡胶和/或塑料。

优选地，制备所述基体层的原料为Ti金属。

所述表面层由具有微纳结构，含有低表面能材料。

表面层的微纳结构既可以是由低表面能材料制备得到；也可以是基体层自身具有微纳结构，并延伸至表面层。