[发明专利]一种在水下具有稳定气液界面的超疏水表面及其制备方法

权利要求书

1.一种在水下具有稳定气液界面的超疏水表面，包括一级粗糙度硬化亲水层、外力缓释层和二级粗糙度疏水层，所述外力缓释层渗透到一级粗糙度硬化亲水层的缝隙内且不浸没一级粗糙度硬化亲水层，所述二级粗糙度疏水层附着在一级粗糙度硬化亲水层和外力缓释层的表面；

或者，包括一级粗糙度硬化亲水层和二级粗糙度疏水层，所述二级粗糙度疏水层附着在一级粗糙度硬化亲水层表面；

所述一级粗糙度硬化亲水层由包括亲水性粗颗粒填充物、第一固化剂、粘结剂和第一挥发性有机溶剂的原料固化而成；所述亲水性粗颗粒填充物、第一固化剂、粘结剂和第一挥发性有机溶剂在一级粗糙度硬化亲水层中的质量含量分别为1~20%、0.01~20%、1~40%和50~95%；所述亲水性粗颗粒填充物的颗粒尺寸为0.1~2000微米；所述粘结剂为环氧树脂；

所述外力缓释层由包括粘弹性有机物和第二挥发性有机溶剂的原料固化而成；所述粘弹性有机物的质量为第二挥发性有机溶剂质量的0.01~ 30%；

所述二级粗糙度疏水层由包括微细固体颗粒填充物、成膜剂、疏水改性剂和第三挥发性有机溶剂的原料固化而成；所述微细固体颗粒填充物、成膜剂、疏水改性剂和第三挥发性有机溶剂在二级粗糙度疏水层中的质量份数分别为0.5~50份、0.05~10份、0.1~20份和50~98份；所述微细固体颗粒填充物的颗粒尺寸为1~100纳米，且小于亲水性粗颗粒填充物的颗粒尺寸。

2.根据权利要求1所述的在水下具有稳定气液界面的超疏水表面，其特征在于，所述亲水性粗颗粒填充物包括二氧化硅颗粒、三氧化二铝颗粒、氧化铁颗粒、薄层石墨、石墨烯、SiC、ZnO、玻璃微珠、磨细混凝土和河砂中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的在水下具有稳定气液界面的超疏水表面，其特征在于，所述粘弹性有机物包括聚氨酯、环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、三元乙丙橡胶、RTV硫化硅橡胶和沥青中的一种或几种；当所述粘弹性有机物包括环氧树脂和/或聚二甲基硅氧烷时，所述外力缓释层的原料还包括第二固化剂。

4.根据权利要求1或3所述的在水下具有稳定气液界面的超疏水表面，其特征在于，所述第一固化剂和第二固化剂独立地包括钛酸三异丙醇叔胺酯、二乙烯三胺与丁基缩水甘油醚的加成物、酚醛胺环氧固化剂、Sylgard-184固化剂和二乙烯三胺-丙烯腈共聚物中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的在水下具有稳定气液界面的超疏水表面，其特征在于，所述微细固体颗粒填充物包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铁、二氧化锆、三氧化二铝、氧化镁、薄层石墨、石墨烯、SiC、ZnO和聚四氟乙烯粉末中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的在水下具有稳定气液界面的超疏水表面，其特征在于，所述成膜剂包括聚氨酯、环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、三元乙丙橡胶、甲基三甲氧基硅烷和沥青中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的在水下具有稳定气液界面的超疏水表面，其特征在于，所述疏水改性剂包括甲基三甲氧基硅烷、十八胺、十六胺、十二胺、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的在水下具有稳定气液界面的超疏水表面，其特征在于，所述第一挥发性有机溶剂、第二挥发性有机溶剂和第三挥发性有机溶剂独立地包括甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丁醇、甲苯、庚烷、正己烷、丙酮和四氢呋喃中的一种或几种。

9.权利要求1~8任意一项所述在水下具有稳定气液界面的超疏水表面的制备方法，包括以下步骤：

将所述亲水性粗颗粒填充物、第一固化剂、粘结剂和第一挥发性有机溶剂混合，得到一级粗糙度硬化亲水层原浆；

将所述粘弹性有机物和第二挥发性有机溶剂混合，得到外力缓释层原浆；

将所述微细固体颗粒填充物、成膜剂、疏水改性剂和第三挥发性有机溶剂混合，得到二级粗糙度疏水层原浆；

在目标基材表面由下到上依次涂覆一级粗糙度硬化亲水层原浆、外力缓释层原浆和二级粗糙度疏水层原浆，涂覆一级粗糙度硬化亲水层原浆、外力缓释层原浆和二级粗糙度疏水层原浆后分别进行固化，得到所述在水下具有稳定气液界面的超疏水表面；

或者，在目标基材表面由下到上依次涂覆一级粗糙度硬化亲水层原浆和二级粗糙度疏水层原浆，涂覆一级粗糙度硬化亲水层原浆和二级粗糙度疏水层原浆后分别进行固化，得到所述在水下具有稳定气液界面的超疏水表面。