一种液滴饼状弹跳的超疏水方柱阵列的电液束加工方法.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CN111230238A(43)申请公布日2020.06.05(21)申请号202010222951.9(22)申请日2020.03.26(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)发明人孙龙邢英杰宋金龙黄柳刘新高旭(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.B23H3/00(2006.01)B23H9/00(2006.01)B23H11/00(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超疏水方柱阵列的电液束加工方法(57)摘要本发明属于微细加工技术领域，提供一种液滴饼状弹跳的超疏水方柱阵列的电液束加工方法，步骤如下：对金属板打磨及清洗去除表面氧化层及油污；分别将金属工件与有机玻璃喷嘴垂直布置，工件接正极，阴极化的电解液由有机玻璃喷头喷向待加工区域，接通高压直流电源进行加工，金属工件沿规划轨迹进行运动；对上述金属工件进行超声清洗去除表面的残留溶液及杂质产物；对获得的方柱阵列进行喷涂混合液处理获得超疏水方柱阵列。本发明方法具有简单易操作、成本低、可选材料种类多、阴极电极无损耗、电解液经过滤可重复使用、所制备的方柱阵列高径比小，易于加工等优点，可实现在多种金属表面构建阵列结构，并实现液滴饼状弹跳功能。CN111230238ACN111230238A权利要求书1/1页1.一种液滴饼状弹跳的超疏水方柱阵列的电液束加工方法，其特征在于，步骤如下：(1)预处理：对金属工件进行打磨，去除表面氧化层及表面缺陷，清洗后吹干；(2)电液束加工：基于搭建的电液束加工装置，将金属工件与粘结有100-200μm石英毛细管的有机玻璃喷嘴垂直布置，固定于阳极夹具的金属工件通过引电螺钉接正极，调整有机玻璃喷嘴末端与金属工件加工间隙为0.5-1.0mm，接通高压直流电源进行加工，电解液压力0.6Mpa，通过电解液循环系统将阴极化的电解液由有机玻璃喷嘴喷向待加工区域，金属工件沿规划轨迹以1-3mm/min进行运动；控制加工单位面积的电荷量为11.25-22.5C/mm2；(3)超声清洗：将加工好的金属工件进行超声清洗，去除表面的残留溶液及杂质产物后吹干；(4)超疏水处理：喷涂含纳米TiO2颗粒的氟硅烷乙醇混合溶液，晾干后获得超疏水方柱阵列。2.根据权利要求1所述的液滴饼状弹跳的超疏水方柱阵列的电液束加工方法，其特征在于，所述的金属板为不锈钢、铝合金或高铬合金。3.根据权利要求1或2所述的液滴饼状弹跳的超疏水方柱阵列的电液束加工方法，其特征在于，所述的电解液为1.8-3mol/L的NaNO3溶液。4.根据权利要求1或2所述的液滴饼状弹跳的超疏水方柱阵列的电液束加工方法，其特征在于，所述的混合溶液中纳米TiO2颗粒与质量分数为1wt.％氟硅烷的乙醇溶液的质量比不低于1:25。5.根据权利要求3所述的液滴饼状弹跳的超疏水方柱阵列的电液束加工方法，其特征在于，所述的混合溶液中纳米TiO2颗粒与质量分数为1wt.％氟硅烷的乙醇溶液的质量比不低于1:25。2CN111230238A说明书1/3页一种液滴饼状弹跳的超疏水方柱阵列的电液束加工方法技术领域[0001]本发明属于微细加工技术领域，涉及到一种能实现金属基底液滴饼状弹跳的超疏水方柱阵列的电液束加工方法。背景技术[0002]当雨滴从空中落下来时，由于近地面的气温很低，常会在接触表面冻结成一层薄冰，气象上把这种天气现象称为“冻雨”，冻雨在接触表面会不断积累。当冻雨时间持续较长时，极易造成树木的折断、电力和通讯塔倒塌，造成交通事故以及航班延误，仅带来的直接经济损失就可达数百亿元。为此人们寻找有效的方法减小其与固体表面的粘附。近年来，研究人员发现超疏水表面具有较高接触角和较低滚动角，并希望借助于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。这一结果显然不利于超疏水在抗结冰领域的应用，如何进一步减小液-固接触时间具有重要意义。2013年，Bird等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-固接触时间会减小约37％(Nature.2013,503:385-388)。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