一种液滴饼状弹跳的大尺寸超疏水圆柱阵列的浇注加工方法.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CN107364054A(43)申请公布日2017.11.21(21)申请号201710555340.4C08L83/04(2006.01)(22)申请日2017.07.13C08L63/00(2006.01)(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人宋金龙高明谦黄柳赵长林刘新(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人温福雪侯明远(51)Int.Cl.B29C39/02(2006.01)B29C39/26(2006.01)B29C71/00(2006.01)C08J7/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种液滴饼状弹跳的大尺寸超疏水圆柱阵列的浇注加工方法(57)摘要本发明提供了一种液滴饼状弹跳的大尺寸超疏水圆柱阵列的浇注加工方法，制备浇注模具：加工直径0.8mm～1.25mm、柱间距0.25mm、深0.6mm～1.0mm的金属基体阵列盲孔结构，经打磨、清洗及吹干后获得浇注模具；浇注固化：利用配好的聚合物溶液对清洗吹干的浇注模具进行浇注，并经固化处理；取模：直接脱模得到聚合物圆柱阵列；超疏水处理：对获得的圆柱阵列进行喷涂处理获得超疏水圆柱阵列，其中混合液为含纳米TiO2颗粒的氟硅烷乙醇溶液。本发明方法具有简单易操作、成本低、可选材料种类多、材料及模板可重复使用、所制备的圆柱阵列尺寸大等优点，可有效地实现液滴饼状弹跳表面的大面积、产业化加工。CN107364054ACN107364054A权利要求书1/1页1.一种液滴饼状弹跳的大尺寸超疏水圆柱阵列的浇注加工方法，其特征在于，步骤如下：(1)制备浇注模具：加工直径0.8mm～1.25mm、柱间距0.25mm、深0.6mm～1.0mm的金属基体阵列盲孔结构，经打磨、清洗及吹干后获得浇注模具；(2)浇注固化：利用液态聚合物溶液对制备的浇注模具进行浇注，并经真空脱泡固化处理；所述的液态聚合物溶液为环氧树脂E51或PDMS模块胶；(3)取模：直接脱模得到聚合物圆柱阵列；(4)超疏水处理：喷涂含纳米TiO2颗粒的氟硅烷乙醇混合溶液，晾干后获得超疏水圆柱阵列；所述的混合溶液中纳米TiO2颗粒与氟硅烷的乙醇溶液的质量比不低于1:25；其中，氟硅烷的乙醇溶液中氟硅烷的质量分数为1wt.％。2.根据权利要求1所述的浇注加工方法，其特征在于，所述的金属基体的材质为铝、铜、模具钢或不锈钢。3.根据权利要求1或2所述的浇注加工方法，其特征在于，所述的液态聚合物溶液为环氧树脂E51，同时添加固化剂，环氧树脂E51与固化剂的质量比为2:1～4:1。4.根据权利要求1或2所述的浇注加工方法，其特征在于，所述的PDMS模块胶中主剂与交联剂质量比为5:1～20:1。5.根据权利要求3所述的浇注加工方法，其特征在于，所述的PDMS模块胶中主剂与交联剂质量比为5:1～20:1。2CN107364054A说明书1/3页一种液滴饼状弹跳的大尺寸超疏水圆柱阵列的浇注加工方法技术领域[0001]本发明属于微细加工技术领域，涉及到一种能实现液滴饼状弹跳的大尺寸超疏水圆柱阵列的浇注加工方法。背景技术[0002]冻雨是自然界中的常见现象，但因极易在固体表面附着冻结而对人类生产生活造成破坏，如冻雨附着输电线路易造成倒塔断电；冻雨附着公路易降低行人及汽车与路面摩擦力，增加交通事故；冻雨附着机翼会降低飞机升力并增加飞行阻力，严重的还会发生坠机事故。冻雨的危害迫使人们寻找有效的方法减小其与固体表面的粘附。超疏水表面因具有较高接触角和较低滚动角而引起了研究人员的关注，研究人员希望依靠水滴撞击超疏水表面时液-固接触时间短并易滚落的特征来防止冻雨附着。水滴撞击超疏水平面时会先铺展然后回弹最后离开基体，对于固定体积的液滴，液-固接触时间几乎不随撞击速度而发生改变。如何进一步减小液-固接触时间对提高超疏水表面防冻雨抗结冰具有重要意义。2014年，Bird发现液滴撞击超疏水平面上的高180μm的长条形脊状结构时，液滴会破裂，液-固接触时间会减小37％(Nature.2014,505(7483))。2015年，Gauthier等进一步研究了超疏水平面上直径高度为几十至几百微米级的长条形脊柱状结构对液-固接触时间的影响，发现即使液滴不破裂，液-固接触时间也显著减小(NatureCommunications.2015,6(8001))。同年，Liu等还发现液滴撞击超疏水平面上横向放置的、直径几个毫米的长条形圆柱状结构曲面也可降低液-固接触时间(NatureCommunications.2015,6(10034))。尽管上述长条形脊状或横向放置的圆柱状结构曲面可有效降低液-固接触时间，但实际使用