[发明专利]一种具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面及其制备方法

权利要求书

1.一种具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其设置在基底上，其特征在于，所述表面包括多个呈周期排布的梯度性微锥阵列，所述微锥阵列中微锥的表面分布有致密的纳米片结构。

2.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其特征在于，所述基底为铝合金。

3.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其特征在于，所述微锥的表面还随机分布有亚微米级颗粒，所述亚微米级颗粒的表面分布有致密的纳米片结构。

4.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其特征在于，各所述微锥阵列呈“山”字状，每个所述微锥阵列中的微锥按照小微锥、中微锥、大微锥、中微锥、小微锥的顺序排列；其中，大微锥直径为23～26μm，高度为20～23μm；中微锥直径为18～21μm，高度为12～15μm；小微锥直径为10～13μm，高度为5～7μm；大、中、小微锥间隙均为3～6μm。

5.一种根据权利要求1～4任一项所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面的制备方法，其特征在于，步骤如下：

S1、利用飞秒激光在铝合金表面加工出呈周期排布的梯度性微锥阵列，使表面获得微米级的锥形凸起及分布在微米级锥形突起表面的亚微米级颗粒，获得具有梯度性微锥的样品；

S2、将S1处理后的具有梯度性微锥的样品放入盛有去离子水的反应釜中，120℃水热处理120min；

S3、将经步骤S2处理后的具有梯度性微锥的样品干燥后，进行氟化处理，获得具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构超疏水表面。

6.根据权利要求5所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面的制备方法，其特征在于，步骤S1中，飞秒激光的光束垂直入射，扫描方式采用横竖富集扫线，大微锥斜面扫描间距3μm，5μm，8μm，5μm，3μm，中微锥斜面扫描间距2μm，4μm，8μm，4μm，2μm，小微锥斜面扫描间距3μm，7μm，3μm；飞秒激光的光斑直径为18μm，脉冲能量为10mW，扫描速度为0.01m/s。

7.根据权利要求5所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面的制备方法，其特征在于，各微锥扫描间距的范围在13～24μm之间。

8.根据权利要求5所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面的制备方法，其特征在于，步骤S2中，在进行水热处理前，先将经步骤S2处理后的梯度微锥样品以浓度99.7％的无水乙醇超声清洗5min，去除杂质；干燥后用去离子水超声浸润2min，再将具有梯度性微锥的样品放入盛有25ml的去离子水的反应釜中，120℃水热处理120min。

9.根据权利要求5所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面的制备方法，其特征在于，所述氟化处理采用低表面能的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷进行修饰处理。

10.一种如权利要求1～8任一项所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面在防冰、除冰领域中的应用，其特征在于，所述梯度微锥结构表面可延迟结冰时间达45±5min，冰粘附力达到2kPa以下。