[发明专利]一种热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法

说明书

提供一种热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法，其包括将具有预定温度的基底按照预定速度竖直浸没到胶体溶液中，胶体溶液中形成温度梯度，温度梯度引发张力梯度，张力梯度驱动胶体溶液中的胶体颗粒向基底运动并吸附至基底表面，取出基底，干燥。本发明的方法具有工艺简单，制备速度快，无需引入额外化学试剂，适用性广的优点。

技术领域

本发明涉及一种热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法，特别是涉及一种工艺简单、制备速度快、无需引入额外化学试剂、适用于多种颗粒，适用于平面、曲面及网面等基底表面的胶体颗粒自组装方法。

背景技术

胶体颗粒是指颗粒粒径在亚微米、纳米级别的无机或有机颗粒，能够分散在特定溶剂中形成胶体溶液。由于胶体颗粒尺寸较小，因此胶体颗粒表现出许多与传统固体材料不同的特殊性质，出现表面效应，小尺寸效应等。这使得胶体颗粒在光学，电磁学，力学等领域表现出许多特殊的优质性能。由胶体颗粒组成的胶体涂层可以应用于防腐蚀材料、抗粘附材料，光学器件以及生物医学等多个领域。

自组装技术是胶体涂层的主要制备方式，随着胶体颗粒材料的迅速发展以及胶体涂层在各领域的广泛应用，胶体颗粒的自组装技术变得更加重要。胶体涂层的自组装方式主要有提拉法，旋涂法，静电力法等，但现有的方法都有不足之处。提拉法自组装胶体颗粒涂层过程缓慢，且需要昂贵的专用设备，涂层质量容易受到湿度，温度等环境因素影响，偶然性强并且难以进行大面积制备。旋涂法自组装效率较高，但是受到设备与自组装原理的限制通常难以适用于曲面等复杂形貌表面。静电力法通常需要对基底表面或胶体颗粒表面进行化学修饰以改变其表面电性，因此可能会改变自组装涂层自身的物理化学性能并且导致化学试剂残留，影响自组装涂层的整体性能。

因此，如何研究一种工艺简单、制备速度快、无需引入额外化学试剂、适用于平面、曲面及网面等基底表面的胶体颗粒自组装方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法，其包括以下步骤：将具有预定温度的基底按照预定速度竖直浸没到胶体溶液中，所述胶体溶液中形成温度梯度，所述温度梯度引发张力梯度，所述张力梯度驱动所述胶体溶液中的胶体颗粒向所述基底运动并吸附至所述基底表面，取出所述基底，干燥。

在某些实施方式中，所述的热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法中，所述胶体溶液包括溶剂和分散于所述溶剂中的胶体颗粒。

在某些实施方式中，所述的热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法中，所述溶剂为水或乙醇。

在某些实施方式中，所述的热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法中，所述胶体颗粒为聚四氟乙烯颗粒或纳米银颗粒。

在某些实施方式中，所述的热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法中，所述预定温度指高于所述胶体溶液温度，且低于所述胶体溶液沸点的温度。

在某些实施方式中，所述的热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法中，所述预定速度为1mm/s～2mm/s。

在某些实施方式中，所述的热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法中，所述基底浸没至所述胶体溶液后，按照0.1mm/s～0.3mm/s的速度取出。

在某些实施方式中，所述的热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法中，所述基底取出后干燥5min～30min。

在某些实施方式中，所述的热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法中，所述基底为有机材料、无机材料或金属材料，所述基底的表面为平面、曲面、网状表面或纤维状表面。

在某些实施方式中，所述的热诱导张力梯度驱动自组装涂层快速制备的方法中，所述基底预先经过清洗，清洗的具体过程为依次采用丙酮、乙醇、去离子水对所述基底表面进行清洗，各清洗10min，清洗完毕采用氩气吹干。

有益效果：