[发明专利]一种具有磁性坚固超疏水表面及其制备方法

说明书

本发明涉及一种磁性坚固超疏水表面及其制备方法。在无水乙醇中先加入低表面能的氟化物，形成混合溶液A，再向A中加入无机纳米颗粒，继续用摇床充分混合30‑60min，获得超疏水涂层悬浊液;将喷胶喷涂于各种基底上，自然晾5分钟，即可获得“喷胶+基底”；将超疏水涂层悬浊液涂覆在“喷胶+基底”上，制备获得具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面。本发明提供了一种具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面,制备工艺非常简单,反应条件十分温和，可适用于多种不同的基底和大规模生产，机械稳定性和化学稳定性好。

技术领域

本发明属于超疏水表面制备技术领域,具体涉及一种具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面及其制备方法。

背景技术

超疏水性是自然界中的常见现象：莲花叶子保持“出淤泥而不染”;水蝇的腿使它们自由地滑过水面滑行;蝴蝶翅膀不沾水。通过调节表面形态和化学组成，从生物体上学习到的超疏水经验已经有大量应用，如自清洁，油水分离，防腐，防冰，减阻等。

自清洁是超疏水表面研究最理想的特性之一。自然界中典型的自清洁现象是在荷叶上观察到的，即“荷叶效应”。落在荷叶上的水滴保持着近乎完美的球形，可以很容易地滚落，带走表面的灰尘颗粒。科研工作者通过模仿荷叶的表面形态，开发各种人工超疏水表面。实现超疏水性的前提有两点：表面粗糙度和低表面能物质。根据定义，超疏水表面的特征是水接触角大于150°，滑动角小于10°。由于其独特的自清洁特性，超疏水表面在跨学科技术领域具有许多潜在的应用，包括生物传感器、智能结构涂层材料和微流体。

通常，自清洁材料可分为两部分：（1）“荷叶效应”的超疏水表面，（2）金属氧化物光催化剂。第一种是通过滚动水滴清除污垢以保持干净的表面。至于第二种，通过在紫外照明下，光催化剂上激发出自由基来降解有机污染。然而，在制备过程中，含氟硅烷，长碳链的有机化合物通常用作低表面能组合物，以获得超疏水材料.，这些非润湿金属氧化物光催化剂上的有机分子很容易被紫外刺激分解，很难同时实现这两种自我清洁，因此制备抗紫外的超疏水表面是一个挑战。

近年来，随着城市化和工业化的加快，频繁的溢油和有机化学品排放造成了能源损失、环境污染和生态破坏等环境问题。这些问题越来越引起科学家和环境工作者的关注，因此，开发一种低成本、有效、方便的油水分离技术势在必行。传统的油水分离路线包括原位燃烧，降解，分散剂和其他物理分离方法。然而，这些传统的策略有缺点，如效率低，运行成本高和生态不友好。因此，需要更先进的技术来分离各种油水混合物。首先，在海洋溢油事故中，为了及时将泄露的油从海面回收，需要一种简单有效的方式来准确定位油的位置，然后回收油。其次，现有的油水分离材料大多机械强度较低，当受到外力破坏时，材料的表面疏水性降低，内部完整性受损，形成裂纹等缺陷，防护能力下降。磨损性能差的主要原因之一是涂层和基体之间的粘附强度低。提高材料坚固性迫在眉睫。限制超疏水材料广泛应用的原因就是成本高，很难大批量生产，因此急需一种简单、方便、成本低的方法来制备超疏水表面。这些问题限制了超疏水材料的实际应用。因此，制作自清洁、抗紫外、导航移动、机械强度高、制备方法简单的超疏水表面已成为研究人员开发的重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性坚固超疏水表面及其制备方法，具有自清洁、抗紫外的功能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种磁性坚固超疏水表面的制备方法，在无水乙醇中先加入低表面能的氟化物，用摇床充分混合20-30 min，得到混合溶液A，然后在混合溶液A中加入无机纳米颗粒,，继续用摇床充分混合30-60min，即可获得超疏水悬浊液；将喷胶喷涂于各种基底上，自然放置5分钟，即可获得“喷胶+基底”；将超疏水悬浊液涂覆在“喷胶+基底”上，制备获得具有自清洁、抗紫外的磁性坚固超疏水表面；所述无水乙醇的质量浓度为99.5-99.8%，无机纳米颗粒加入的量为混合溶液A质量的15~20%，无机纳米颗粒为Fe3O4和TiO2，低表面能氟化物的加入量为混合溶液A质量的4~8%。

上述方案中，所述的无机纳米颗粒为Fe3O4和TiO2。