[发明专利]一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备

说明书

本发明涉及一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，特别涉及一种具有超润湿性表面的仿生荷叶表面微结构超润湿薄膜。方法：采用软印刷技术，经过两次复形和转录后，在固化的PDMS弹性体表面进行仿生精细修饰，制备了与荷叶微纳米结构相类似的超润湿Janus薄膜。本发明在PDMS弹性体表面仿生构建超润湿表面，仿生人造荷叶状表面的超润湿特性，作为制备的Janus薄膜具有纳米类荷叶状的超亲水表面和十二烷醇修饰的超疏水。Janus薄膜的超疏水和超亲水侧的水接触角分别大于150°和5°，表明在一个PDMS弹性体上制备了Janus润湿性。

技术领域

本发明属于超润湿界面技术领域，具体涉及一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备。

背景技术

木材是大自然赋予人类最宝贵的财富。木材品种众多，功能各异，由于木材的自然特性，其用途十分广泛。木材主要用于工程和工业两大领域，包括建筑、军工、车船、纺织、人造板、工农用具、家具、乐器、运动器械、木制品、枕木、桥梁、码头河堤桩木等。木材是多孔性、各向异性的天然有机高分子化合物，容易腐朽和虫蛀，作为沿海建筑材料或木船时，常为海生钻孔动物所侵害，木材易于燃烧，引起火灾等许多不可避免的天然缺陷，而水分对木材的腐蚀性能影响特别大，因此对木材表面进行修饰和处理，使其疏水性增强，进而实现木材资源的合理利用、高效利用和可持续发展，以及不断的提高人类的生活质量。

表面润湿性是材料表面的一种特性，主要取决于表面能和表面结构。许多研究报告称，粗糙度与低表面能材料的结合会导致了表面的性能。自然界中的许多生物表面结构经过数十亿年的进化演变而来。此外，进化过程赋予了许多功能植物表面奇异的特性，例如自清洁和低附着力。最著名的例子就是超润湿荷叶表面。据报道，在常温条件下观察到，莲叶表面均覆盖着一种粒度较粗的高纯度蜡，使得荷叶的水接触角高于150°，滑动角度低于10°，显示超润湿性和自清洁效果。

受荷叶效应的启发，近几年来在低表面能和高表面能表面进行研究，并取得了迅速的进展。因此，它可以使木材表面从亲水表面向疏水表面移动，从而有效地防止水分的入侵与破坏。这类表面的关键就像莲花表面一样，有粗糙的表面形貌和低的表面化学能。合成方法有：溶液法、溶胶凝胶法、凝固法、等离子体法等。但目前国内相关超润湿材料研究实验条件苛刻，开展工艺及其复杂，步骤繁琐，成本较高，不适合大批量生产或者工业化生存。本发明受荷叶自清洁超润湿结构的启发，利用简单易行的模板压印修饰的方法，制备仿省人造超润湿荷叶状Janus薄膜。

发明内容

针对现有的技术中存在的问题，本发明提供了一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，可以实现Janus薄膜的超润湿性能。

本发明提出一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，其特征在于：具体包括几个步骤：

（1）PDMS混合液，主剂PDMS与固化剂的体积比为10:1;

（2）将（1）种混合物倒入硅片表面，脱气一定时间，一定温度固化一定时间，将PDMS弹性体从Si片表面剥离，再固化24h，切成方形；

（3）制备PVB混合溶液;

（4）将洁净的鲜荷叶平放在培养皿中，然后倒入（1）中混合液，干燥固化，得到PDMS模板;

（5）将（3）中混合物包覆在PDMS弹性体表面，用（4）中的模板进行第二次复形，一定温度固化，剥离模板，可得到具有荷叶状表面结构的超润湿材料。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（1）中固化剂为184-硅橡胶。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（2）中的一定时间为1h；一定温度为60°C。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（3）中的混合溶液由PVB、无水乙醇、OTS、正硅酸乙酯、过硫酸铵、TMOTS和PDMS制得。