[发明专利]超疏表面

说明书

本发明涉及超疏表面，还涉及其制备方法与应用。该表面具有一种表面外形，其中通过计算下述函数S在积分限log(f₁/μm^-1)＝-3和log(f₂/μm^-1)＝3间的积分：

S(logf)＝a(f)·f    (1)表达的各个傅立叶分量的空间频率f及其振辐a(f)为至少0.5，该表面由疏水材料或特别地由疏油材料构成，或者该表面涂布疏水材料或特别地涂布疏油材料。

超疏表面的特征在于这一事实，即一滴液体，通常是一滴水，在该表面上的接触角显著地大于90°，滑离角不超过10°。具有接触角＞150°和上述滑离角的超疏表面在工业中有非常广泛的应用，因为例如这些表面不会被油或水弄湿，土微粒只是与这些表面粘附得非常差，因此这些表面可以自清洁。在这里，自清洁表示表面易将粘附于该表面的土或灰尘微粒交给流过表面的液体的能力。

因此，一直未曾放弃得到这样超疏表面的努力。例如，EP476510A1公开了一种超疏表面的制备方法，其中在玻璃表面涂布金属氧化物薄膜，然后用Ar等离子体蚀刻。但是，采用这种方法制备的表面的缺陷是液滴在表面上的接触角小于150°。

US5693236也公开了多种制备超疏表面的方法，在这些方法中，采用粘结剂将氧化锌微针状体涂布到表面上，然后以各种方式(例如采用等离子体处理)部分地剥开。再用防水组合物涂布以这种方式构成的表面。但是，以这种方式构成的表面同样仅具有至多150°的接触角。

WO96/04123同样公开了超疏表面的制备方法。该专利申请尤其提到了早在准备模塑疏水聚合物过程中就提供所要求的表面结构，在该过程中从一开始就在其表面具有所要求表面结构的负结构的模具中准备模塑。但是，该方法的缺点是，首先必须准备好所要求表面结构的负结构，然后才可以模塑具有所要求表面结构的物体。在准备如上所述负结构的过程中，也有可能在该表面会产生一些缺陷，而这些缺陷会损害疏水聚合物正型腔的表面性质。

因此，本发明的目的是提供超疏表面及其制备方法，该表面的接触≥150°，优选地滑离角≤10°。

在这里，滑离角是指结构表面的基本平面朝水平面倾斜的角度，如果表面以此角度倾斜时，由于重力的结果，体积10μl的静止水滴会移动。

正如以上给出的实例所表明的，一个特别的问题是发现在具有完全不同表面结构的非常不同材料的表面上的这种超疏性质。到目前为止，还没有任何的方法能够确定与材料无关的表面超疏性质。因此，本发明的另一个目的是找到一种方法，采用该方法能够测试与材料无关的表面超疏性质。

根据本发明，通过具有超疏性质的结构表面可达到这一目的，该表面的特征在于它具有一种表面外形，其中下述函数S在积分限log(f₁/μm^-1)＝-3至log(f₂/μm^-1)＝3的积分值是至少0.5：

S(logf)＝a(f)·f    (1)，该公式给出了各个傅立叶分量的空间频率及其振幅a(f)之间的关系，该表面由疏水材料，或者特别地由疏油材料构成，或者该表面涂布疏水材料，或者特别地涂布疏油材料。

在本发明的含义内，疏水材料是一种在水平的未结构表面上具有基于水的接触角大于90°的材料。

在本发明的含义内，疏油材料是一种在水平的未结构表面上具有基于长链正链烷，如正-癸烷的接触角大于90°的材料。

所述函数(1)的积分优选地＞0.6。

对水的接触角是至少150°，特别地是至少155°的超疏表面是优选的。

超疏表面或其基材优选地由金属、塑料、玻璃或陶瓷材料构成。

金属特别优选地选自铍、镁、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铼、钯、银、镉、铟、锡、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、铊、铅、铋，特别是钛、铝、镁和镍或所述金属的合金。

超疏表面的金属特别优选地是铝-镁合金，特别优选地AlMg₃。

适用于超疏表面或其基材的聚合物是热固性聚合物或热塑性聚合物。

热固性聚合物特别地选自于：邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、三聚氰胺-苯酚-甲醛树脂、苯酚-甲醛树脂、聚酰亚胺、硅氧烷橡胶和不饱和聚酯树脂。