[发明专利]一种基于PDMS仿生鲨鱼皮复制品的超疏水表面及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于PDMS仿生鲨鱼皮复制品的超疏水表面及其制备方法，属于疏水表面制备技术领域。本发明以鲨鱼皮为模板，经PDMS两次倒模得到鲨鱼皮复制品，鲨鱼皮复制品表面具有微米级沟槽结构；将PDMS鲨鱼皮复制品置于酒精灯或打火机火焰上方进行均匀燃烧处理，使燃烧时产生的纳米颗粒沉积在PDMS鲨鱼皮复制品上，使表面结构表现为微纳结构，最后进行加热处理。本发明提供的超疏水表面的制备方法，液滴接触角大于150°，滚动角小于10°，材料表现为超疏水的性质。本发明工艺简单、成本低、易于控制，在防雾防冰、自清洁、减阻、油水分离等领域具有良好的应用前景。

主权项

1.一种基于PDMS仿生鲨鱼皮复制品的超疏水表面及其制备方法，其特征在于：第一步：鲨鱼皮预处理；本方法使用的是具有微结构的干鲨鱼皮，首先将具有微结构的干鲨鱼皮用常温水进行浸泡1‑2天，将浸泡后的具有微结构的鲨鱼皮的皮下组织进行处理，在处理过程中，一是要保证浸泡后的具有微结构的鲨鱼皮的厚度要均匀，二是不能破坏具有微结构的鲨鱼皮表面的微结构；其次，将浸泡后的具有微结构的鲨鱼皮进行刚性固定，对其清洗和干燥处理；对浸泡后的具有微结构的鲨鱼皮表面进行超声清洗，随后在50℃条件下干燥3‑4小时；第二步：PDMS鲨鱼皮一次倒模；以预处理后的鲨鱼皮作为一次倒模的模板，将其周围用高于鲨鱼皮的挡板进行固定；将PDMS的预置剂作为A胶，凝固剂作为B胶，A胶：B胶为10:1的比例进行混合，搅拌至气泡均匀倒入鲨鱼皮培养皿中，利用真空泵将气泡抽出，待气泡消失后将培养皿置于80℃的加热板上加热30分钟，PDMS便固化成型；待凝固的PDMS降温后，用镊子将覆盖在鲨鱼皮上方的PDMS撕下便可得到鲨鱼皮一次倒模后的结构即鲨鱼皮的反结构；第三步：亲水处理由于得到的PDMS是亲油疏水的表面，若直接进行二次倒模，油性的PDMS就会粘附在第二步得到的表面上，待凝固后不易分层撕下，便破坏了原有的微结构；故在进行二次倒模之前，对第二步得到表面进行改性处理，利用等离子处理机对具有鲨鱼皮反结构的表面进行处理20秒，经处理后的表面具有亲水疏油的作用，使两层PDMS凝固后更易分层；第四步：PDMS二次倒模以亲水处理后的PDMS鲨鱼皮一次倒模后表面为复制模型，按第二步的方法进行PDMS浇筑，不同的地方是二次倒模加热凝固的时间要长，使凝固后的PDMS硬度更大些，便于剥离第二层结构，得到与鲨鱼皮相同微结构的表面；第五步：超疏水处理对PDMS仿生鲨鱼皮复制品进行表面处理；将表面置于燃烧装置上方均匀燃烧20秒，表面会覆盖一层白色或黑色的物质；PDMS燃烧会产生二氧化硅物质，这些纳米级的二氧化硅与原本鲨鱼皮微米级结构相结合形成了具有超疏水性能的表面；为了使超疏水性能更加持久稳定，将燃烧后的PDMS仿生鲨鱼皮复制品放60℃的烘箱内烤制20分钟；最后对得到的超疏水表面进行了静态接触角测量，经多次测量的接触角的平均值为154.3°，接触角大于150°，此方法得到的表面具有很好的超疏水性能。