[发明专利]可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案及其制备方法

权利要求书

1.可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案，其特征在于：仿生自驱集水图案为在超疏水表面上分布的超亲水区域，超亲水区域由仿生三角形搭接结构主通道、三角形次通道和网状线型通道组成；所述主通道位于图案中央位置，所述次通道分别从主通道两侧延展而出且非对称分布，所述网状线型通道分布在主通道和次通道四周，所述网状线型通道由横向平行线型通道和与横向平行线型通道呈一角度的斜向线型通道组成，所述主通道由多行单个三角形结构上下搭接和左右多列扩展而成，三角形搭接结构的上一行三角形结构的底部与下一行三角形结构的上部窄端相搭接，形成多行连接和多列扩展，最后一行的三角形结构底部设立与之相连的圆形储水区。

2.根据权利要求1所述的可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案，其特征在于：所述主通道为上下非对称三角形结构，锥度为3～15°，长度为5～30mm，上下相邻三角形搭接区域的长度为所在单个三角形长度的一半，次通道尺寸小于主通道。

3.根据权利要求1所述的可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案，其特征在于：所述网状线型通道为横向平行线型通道和与横向平行线型通道呈一角度的斜向线型通道彼此交织而成，斜向线型通道沿主通道对称分布，右侧的斜向线型通道与横向平行线型通道的角度为15～65°，网状线型通道间间距为0.3～3mm。

4.根据权利要求1所述的可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案，其特征在于：横向平行线型通道和斜向线型通道的宽度为50μm。

5.权利要求1所述的可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)由计算机控制脉冲激光在材料表面利用十字扫描方式烧蚀出周期分布的微米锥和微米凹坑结构，微米锥和微米凹坑交替密集分布，峰-坑微米结构上分布有纳米颗粒结构，形成双尺度微纳结构表面；

2)对脉冲激光处理过的表面进行低表面能物质修饰，修饰后得到超疏水表面，接触角大于150°；

3)利用计算机CAD绘图软件绘制多行列搭接的集水图案；

4)在超疏水表面上利用脉冲激光再次扫描搭接结构集水图案，将材料表面低表面能物质修饰层去除，使激光处理过的图案所处区域由超疏水特性转化为超亲水特性，未经处理的区域仍表现为超疏水特性，即得到具有超疏水-超亲水混合结构的自驱动集水图案，微峰-微坑结构转变为平行微槽，纳米颗粒转变为纳米绒毛结构。

6.根据权利要求5所述的可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案的制备方法，其特征在于：步骤1)和步骤4)中，所述脉冲激光为纳秒激光、皮秒激光或飞秒激光。

7.根据权利要求5所述的可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案的制备方法，其特征在于：步骤1)，脉冲激光为飞秒激光，激光功率为10W，波长为1030nm，脉宽450fs，脉冲频率1MHz，扫描速度为80～150mm/s，扫描间距为0.03～0.05mm。

8.根据权利要求5所述的可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案的制备方法，其特征在于：步骤4)，脉冲激光为红外纳秒激光，激光功率为10W，波长为1064nm，脉宽20ns，脉冲频率20KHz，扫描速度为150～500mm/s，扫描间距为0.05～0.1mm。

9.根据权利要求5所述的可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案的制备方法，其特征在于：步骤4)，低表面能物质修饰采用液相修饰方法，首先配置质量浓度0.01mol/L～0.05mol/L无水乙醇的硬脂酸溶液，将激光处理后的材料表面放置在该溶液中常温下浸泡0.5～1小时，然后在干燥的自然环境中斜立自然晾干。

10.根据权利要求5所述的可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案的制备方法，其特征在于：步骤4)，采用脉冲激光再次扫描搭接结构集水图案，首先脉冲激光在超疏水表面扫描出三角形搭接结构主通道、底部的圆形储水区和主通道两侧的次通道的轮廓，然后以所设置的扫描间距和轮廓中线条的填充方向扫描出轮廓内的填充线条，完成轮廓内微槽的制备，液滴在轮廓内表面上表现出超亲水特性，超亲水表面采用单向扫描出利于导流微槽结构；最后按照网状线型通道的分布逐一单一扫描，最终完成表面超亲水集水区域的制备；多行列集水图案同样按照上述步骤，先完成轮廓扫描，再进行轮廓内填充线条的扫描，最后完成周围的网状线条的扫描。