高耐久低冰粘附的超疏水表面及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114589081A(43)申请公布日2022.06.07(21)申请号202210378889.1(22)申请日2022.04.12(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人钟敏霖张红军陈昶昊(74)专利代理机构北京华进京联知识产权代理有限公司11606专利代理师刘博(51)Int.Cl.B05D5/08(2006.01)B05D3/00(2006.01)B05D3/10(2006.01)B05D1/00(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图9页(54)发明名称高耐久低冰粘附的超疏水表面及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高耐久低冰粘附的超疏水表面及其制备方法。该表面结构包括基底、微米丘、纳米线以及聚合物连接体；微米丘有多个，多个微米丘周期分布于基底的表面；纳米线有多个，纳米线自微米丘的表面伸出，每个微米丘的表面伸出多个纳米线；聚合物连接体连接于相邻的纳米线之间。在上述表面结构中，微米丘表面的纳米线之间的空隙比微米丘结构之间的空隙小，聚合物连接体连接于相邻的纳米线之间，表现为网蓬状结构，这样可以在保留表面疏水性的同时获得较低的冰粘附强度。同时，在使用过程中，当经过融结冰循环之后，表面结构顶端的纳米线可能逐渐折断损伤，但是聚合物连接体能够得以保存，进而可以有效提高表面结构的耐久性。CN114589081ACN114589081A权利要求书1/2页1.一种高耐久低冰粘附的超疏水表面，其特征在于，包括基底、微米丘、纳米线以及聚合物连接体；所述微米丘有多个，多个所述微米丘周期分布于所述基底的表面；所述纳米线有多个，所述纳米线自所述微米丘的表面伸出，每个所述微米丘的表面伸出多个所述纳米线；所述聚合物连接体连接于相邻的纳米线之间。2.如权利要求1所述的高耐久低冰粘附的超疏水表面，其特征在于，多个所述微米丘呈矩阵排布于所述基底的表面；和/或，多个纳米线成团簇状；和/或，所述基底为金属基底；和/或，所述微米丘的高度为30μm～120μm；和/或，所述微米丘的半高宽为10μm～30μm；和/或，所述纳米线的长度为2μm～20μm；和/或，所述纳米线的直径为50nm～500nm。3.一种高耐久低冰粘附的超疏水表面的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在基底的表面形成周期分布的微米丘，得到一级结构；在所述微米丘的表面形成纳米线，得到二级结构；将聚合物旋涂至所述二级结构上，在所述纳米线上形成聚合物连接体，所述聚合物连接体连接于相邻的纳米线之间。4.如权利要求3所述的高耐久低冰粘附的超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述旋涂的速度为1000rpm～7000rpm；和/或，所述旋涂的时间为30s～100s；和/或，所述旋涂的固化温度为80℃～150℃；和/或，所述旋涂的固化时间为50min～100min。5.如权利要求3所述的高耐久低冰粘附的超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、笼型聚倍半硅氧烷以及苯乙烯/含氟丙烯酸酯聚合物中的至少一种。6.如权利要求3～5中任一项所述的高耐久低冰粘附的超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述基底为铜基底，在所述微米丘的表面形成纳米线包括如下步骤：将所述一级结构在湿化学反应液中进行湿化学反应处理；所述湿化学反应液包括碱源和过硫酸根源。7.如权利要求6所述的高耐久低冰粘附的超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述湿化学反应液包括浓度分别为1mol/L～5mol/L的碱源和0.1mol/L～0.5mol/L的过硫酸根源。8.如权利要求3～5中任一项所述的高耐久低冰粘附的超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述基底为铝基底，在所述微米丘的表面形成纳米线包括如下步骤：将所述一级结构在碱液中进行碱液处理，然后在沸水中进行加热处理。9.如权利要求8所述的高耐久低冰粘附的超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述碱液的浓度为0.05mol/L～0.5mol/L；和/或，所述碱液的温度为70℃～100℃；和/或，所述碱液处理的时间为60min～150min；和/或，所述加热处理的时间为5min～20min。2CN114589081A权利要求书2/2页10.如权利要求3～5中任一项所述的高耐久低冰粘附的超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述基底为钛基底，在所述微米丘的表面形成纳米线包括如下步骤：在所述一级结构的表面进行脉冲激光烧蚀处理。3CN114589081A说明书1/12页高耐久低冰粘附的超疏水表面及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及超疏水表面技术领域，尤其是涉及一种高耐久低冰粘附的超疏水表面及其制备方法。背景技术[0002]超疏水表面是一类不易沾水的表面，其表面水滴的接触角大于150°而滚动角小