[发明专利]一种基于数值计算的浸润性转变及超疏水定量调制方法

说明书

一种基于数值计算的浸润性转变及超疏水定量调制方法，首先进行依据工程需求下的制备工艺规程的选择和因变量与自变量的确定；其次进行所选择的制备工艺规程下的浸润性转变原始数据点采集并形成浸润性转变基础数据库，同时基于所确定的浸润性转变因变量和自变量进行自然影响规律原始拟合；再次，进行基于数值计算原理下的浸润性转变拟合预测方法选择；最后，基于拟合精确度较高的数值计算拟合预测方法下进行浸润性转变和超疏水实现的定量精确调制，以满足特定功能性需求的工程应；本发明将对将超疏水表面应用至实际工程需求尤其是对精度要求较高的领域如高速长距离的液滴持续运输和基于不同粘附性的微滴操作等有着深切的价值和意义。

技术领域

本发明涉及浸润性转变以及超疏水极端浸润性获得的定量精确调控制备技术领域，具体涉及一种基于数值计算的浸润性转变及超疏水定量调制方法。

背景技术

基于仿生制造的极端浸润性功能表面因其具有自清洁、防结冰、滑移减阻、防腐蚀、微流控芯片、液滴运输等独特的性能，而在航天航空、国防军事、石油化工、电子信息、生物医疗以及能源功耗等领域均具有广阔的应用前景，相应地，与其相关的很多功能性应用方面对浸润性的转变有着定量精确调控的需求，如基于浸润性梯度效应的液滴运输即若能够实现浸润性梯度连续精确定量的调控，则可以在运输速率和液滴回收效率方面实现性能提升；亦或基于不同粘附性的定量精确调控可以应用于精确的微滴操作机械手来解决在医疗领域的药物调配质量问题等。

同时，基于典型传统超疏水表面制备方法主要有浸涂法、接枝法、静电纺丝法、刻蚀法、模板法等，其均不能够实现浸润性转变和超疏水极端浸润特性的定量精确获得。具体地，对于本征疏水性而言，一般经过表面织构化处理以使其得到粗糙度放大而获得浸润性转变或超疏水特性，但这个过程一般是鲁棒性的，只是进行了对比处理前后静态接触角的变化；同时对于本征亲水材料而言，在获得表面织构化以增大粗糙度的基础上综合浸涂等低表面能修饰方法来实现浸润性转变和超疏水表面的制备，这个过程依旧仅是基于对照原理下的浸润性稳态鲁棒性评估，且其表观参量下的浸润性转变影响规律仅能限制于已有数据的选择和调制，这导致了目前的浸润性转变和超疏水极端浸润性的获得都是基于对照前提下的鲁棒性调控且具有调制局限性。如此，能否实现材料基底表面浸润性转变及超疏水极端浸润性的定量精确调制与预测，对于将超疏水等浸润性功能表面应用至实际工程需求尤其是对浸润性精度要求较高的领域是巨大的阻碍。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于数值计算的浸润性转变及超疏水定量调制方法，能够有效地与目前浸润性转变和超疏水表面获得的工艺方法相综合调控以满足定量精确调制和预测制备的工程需求，将对将超疏水表面应用至实际工程需求尤其是对精度要求较高的领域如高速长距离的液滴持续运输和基于不同粘附性的微滴操作等有着深切的价值和意义。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于数值计算的浸润性转变及超疏水定量调制方法，首先进行依据工程需求下的制备工艺规程的选择和因变量与自变量的确定；其次进行所选择的制备工艺规程下的浸润性转变原始数据点采集并形成浸润性转变基础数据库，同时基于所确定的浸润性转变因变量和自变量进行自然影响规律原始拟合；再次，进行基于数值计算原理下的浸润性转变拟合预测方法选择；最后，基于拟合精确度较高的数值计算拟合预测方法下进行浸润性转变和超疏水实现的定量精确调制与预测，以满足特定功能性需求的工程应。

一种基于数值计算的浸润性转变及超疏水定量调制方法，包括以下步骤：

1)依据工程需求确定所需要的浸润性调控和超疏水极端浸润特性获得的制备工艺规程；

2)基于制备工艺规程下确定影响浸润性转变和超疏水实现的因变量和自变量，即进行定量精确调制和拟合预测下的自变量和因变量确定；因变量为静态接触角或滚动角等；自变量为温控时效策略下的时效处理时间、各类浸涂法下低表面能修饰试剂的浓度或改性修饰时间等；