一种仿生超铺展表面及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114133612A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111409377.9(22)申请日2021.11.25(71)申请人河南大学地址475001河南省开封市明伦街85号(72)发明人鞠婕刘岚王静生罗玉琼高鑫雨焦俊荣(74)专利代理机构郑州联科专利事务所(普通合伙)41104代理人张丽(51)Int.Cl.C08J7/12(2006.01)C08L83/04(2006.01)权利要求书1页说明书14页附图7页(54)发明名称一种仿生超铺展表面及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种仿生超铺展表面及其制备方法，属于超亲水材料技术领域，表面上具有微米凸起结构，且这种凸起是以蜂窝结构的方式紧密排列在表面上，所述的凸起结构的底面为边数不小于6的多边形，随着边数的增加，最终成为圆形；所述的凸起结构从底部到顶部结构截面直径逐渐缩小，即两相邻凸起间距从底部到顶部逐渐增大。本发明是受天然芦莉草叶片上的微观结构的启发，将复杂的天然植物表面优化成为简单的结构并进行人工表面的制备；得到的表面具有更加优异的超铺展性能，兼具超快的铺展速度和超大的铺展面积。本发明的仿生超铺展表面可以使表面上的液体快速的蒸发，对表面具有非常显著的降温效果，可以用于电子设备的散热系统中。CN114133612ACN114133612A权利要求书1/1页1.一种仿生超铺展表面，其特征在，所述的表面上具有微米凸起结构，且这种凸起结构是以蜂窝结构的方式规整排列在表面上；所述的凸起结构的底面为边数不小于6的多边形，随着边数的增加，最终成为圆形；所述的凸起结构从底部到顶部结构截面直径逐渐缩小，即两相邻凸起间距从底部到顶部逐渐增大。2.根据权利要求1所述的仿生超铺展表面，其特征在于，所述的凸起结构底部形状外接圆直径范围为1~500μm，所述微米凸起结构的底部边缘间距不大于底部结构外接圆直径的1/4，凸起结构底部形状外接圆直径与凸起结构高度的比值范围为1/3~3。3.根据权利要求1所述的仿生超铺展表面，其特征在于，所述表面的材料为本征接触角小于等于60°的材料或经过亲水改性将接触角降低到60°以下的材料。4.根据权利要求3所述的仿生超铺展表面，其特征在于，所述本征接触角小于等于60°的材料为聚乙烯醇、聚酰胺或金属铝；所述经过亲水改性将接触角降低到60°以下的材料为聚氨酯、聚二甲基硅氧烷或聚苯乙烯。5.根据权利要求1至4任一所述的仿生超铺展表面，其特征在于，所述的微米凸起结构上还具有次级结构，所述次级结构为微米阶梯状结构、纳米小球结构或同时具备微米阶梯状结构与纳米小球结构。6.根据权利要求1至5任一所述的仿生超铺展表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备出仿生表面的基础模型，对模型进行复形，得到反模板或直接制备出反模板；（2）表面材料和反模板不同，直接对反模板进行复形得到表面结构；若表面材料和反模板的材料相同，对反模板进行疏水化修饰后，用表面材料对修饰后的反模板进行复形，得到与基础模型具有相同结构的表面结构；（3）若步骤（2）得到的表面结构本征接触角小于等于60°，其为最终的表面结构；若步骤（2）得到的表面结构本征接触角大于60°，进行亲水修饰，得到最终的表面结构。7.根据权利要求6所述的仿生超铺展表面的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中进行亲水修饰是指采用氧等离子体仪处理步骤（2）的表面结构或在步骤（2）的表面结构上修饰稳定的亲水基团或在步骤（2）的表面结构上喷涂亲水图层。8.根据权利要求7所述的仿生超铺展表面的制备方法，其特征在于，所述在步骤（2）的表面结构上修饰稳定的亲水基团是指在步骤（2）的表面结构上接枝氨基硅烷偶联剂；在步骤（2）的表面结构上喷涂亲水图层是指在步骤（2）的表面结构上喷涂亲水的二氧化钛溶胶。2CN114133612A说明书1/14页一种仿生超铺展表面及其制备方法技术领域[0001]本发明属于超亲水材料技术领域，具体涉及一种仿生超铺展表面及其制备方法。背景技术[0002]超亲水表面作为一种特殊浸润性表面，普遍存在于自然界、日常生活和工业过程中，是必不可少的，如植物通道中水/无机盐的定向输送、农药在叶片上的喷洒、地下原油的开采等。在超亲水表面的研究过程中，人们通过在表面上引入更为复杂的结构，将液体在表面的铺展速率进一步提高，铺展面积进一步增大，从而制备出了超铺展表面，可以广泛应用在喷墨打印，生物医学分析，电子器件冷却，海水淡化，石油回收等方面。引入纳米多孔结构：用二氧化钛溶胶在硅片与玻璃片基底上修饰上纳米二氧化钛颗粒，使表面具有超铺展性能，滴加少量的水，也可以使表面上具有一层均匀的水膜，具有导电性，可应用于图纹打印（AdvancedFunctional