一种具有火山口状阵列的微纳结构及其制备方法和应用.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CN113372878A(43)申请公布日2021.09.10(21)申请号202110484572.1(22)申请日2021.04.30(71)申请人厦门大学地址361000福建省厦门市思明南路422号(72)发明人周锐陈哲堃(74)专利代理机构厦门市首创君合专利事务所有限公司35204代理人张松亭吴晓梅(51)Int.Cl.C09K3/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称一种具有火山口状阵列的微纳结构及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种具有火山口状阵列的微纳结构及其制备方法和应用，其包括基底和分布在所述基底上的若干个复合结构单元，所述复合结构单元包括实心圆台本体，所述实心圆台本体上的上底面开设有盲孔。本发明的一种具有火山口状阵列的微纳结构在低温高湿环境下具有较好的机械稳定性和抗冲击性。CN113372878ACN113372878A权利要求书1/1页1.一种具有火山口状阵列的微纳结构，其特征在于：其包括基底和分布在所述基底上的若干个复合结构单元，所述复合结构单元包括实心圆台本体，所述实心圆台本体的上底面开设有盲孔。2.根据权利要求1所述的一种具有火山口状阵列的微纳结构，其特征在于：所述若干个复合结构单元呈行列矩阵排列的方式或错位排列的方式分布在所述基底上。3.根据权利要求2所述的一种具有火山口状阵列的微纳结构，其特征在于：相邻的复合结构单元的间距为0。4.根据权利要求1所述的一种具有火山口状阵列的微纳结构，其特征在于：所述盲孔包括一具有圆形开口的空腔，所述空腔为柱形空腔、圆台形空腔和倒圆台形空腔中的其中一种、两种或多种，所述空腔的圆形开口的直径为50‑80微米，所述空腔的高度为30‑50微米。5.根据权利要求1所述的一种具有火山口状阵列的微纳结构，其特征在于：所述实心圆台本体的高度为200‑400微米，下底面的直径为200‑250微米，上底面直径为80‑100微米。6.根据权利要求1所述的一种具有火山口状阵列的微纳结构，其特征在于：所述基底是平面基底或曲面基底。7.根据权利要求1所述的一种具有火山口状阵列的微纳结构，其特征在于：所述复合结构单元的材料为金属材料。8.根据权利要求1所述的一种具有火山口状阵列的微纳结构，其特征在于：所述复合结构单元的材料为合金材料。9.根据权利要求1所述的一种具有火山口状阵列的微纳结构，其特征在于：所述微纳结构应用于低温环境中。10.一种权利要求1‑9任一所述的一种具有火山口状阵列的微纳结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：对基底的表面进行清洗，得到洁净的基底；步骤二：将所述基底分为若干个单位区域，所述单位区域的内包括同心的所述实心圆台本体的上底面和下底面的圆，采用激光器在单位区域中对除了实心圆台本体的上底面的圆以外的区域进行扫描加工，形成实心圆台本体的上底面；步骤三：降低所述激光器的扫描加工速度，采用激光器在单位区域中对除了实心圆台本体的下底面的圆以外的区域进行扫描加工，形成实心圆台本体的台体；步骤四：采用激光器对形成的实心圆台本体的上底面的圆心进行单点加工，形成盲孔；步骤五：在各个单位区域中重复上述步骤二至步骤四，从而在所述基底上形成若干个复合结构单元。2CN113372878A说明书1/4页一种具有火山口状阵列的微纳结构及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及一种具有火山口状阵列的微纳结构及其制备方法和应用。背景技术[0002]超疏水表面材料凭借其超强的疏水性，使得其具有一系列的应用价值，例如：雨具、医疗器械和自清洁车窗，但是，现有的大部分超疏水表面材料面临着机械稳定性、差不耐磨，易被尖锐物体破坏的缺点，如何提高超疏水表面材料整体的机械稳定性和抗冲击性成为难点。[0003]低温冷表面的结冰问题广泛涉及到航空航天、风力、光伏发电、制冷、交通运输和电力通信等重要工业领域，除了工业领域外，低温冷表面的结冰问题也与人们的日常生活密切相关；表面结冰不仅会降低设备的性能及运行效率，严重时甚至威胁到人们的生命和财产安全；因此，具有微纳米级结构的超疏水表面作为一种被动的抗结冰方法，以其成本低、耗能小、系统结构简单且易于实施等优点，引起了广泛的关注，成为近年来的研究热点，然而，超疏水表面材料的缺点在低温的情况下尤为明显。[0004]参见图1和图2所示，现有的具有超疏水特性的结构在基底表面布满非常多微小的凸起，这些大大小小的凸起一个挨一个形成隆起的“小山包”，“小山包”之间的凹陷部分充满空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层，然而水滴最小直径为1‑2毫米，只能同叶面上“小山包”的顶端形成几个点的接触，从而不能浸润到材料表面上，使得水滴在自身的表面张力作