[发明专利]一种去浸润的磁响应超疏水微板的制备方法

说明书

一种去浸润的磁响应超疏水微板的制备方法，属于浸润表面调节技术领域。所述方法为：制备片状结构的光固化树脂模板，通过气相沉积将全氟癸基硅烷修饰到树脂上备用；配置5‑20：1质量比的PDMS与固化剂，搅拌均匀后浇筑到光固化树脂模板上，脱模后得到PDMS负模板，在PDMS负模板上气相修饰全氟癸基硅烷后备用；将磁性粉末钕铁硼和PDMS混合，搅拌均匀后浇筑在PDMS负模板上，彻底排出气泡后进行固化，脱模后得PDMS磁性微板；取SiO₂纳米颗粒和正己烷溶剂混合，将上述PDMS磁性微板置入后超声，于50‑100℃加热1‑5h即可。本发明制备工艺简单，远程实时操控方便，基本无能耗。磁响应下液滴去除的临界尺寸降低约50％，去浸润效率更高。

技术领域

本发明属于浸润表面调节技术领域，具体涉及一种去浸润的磁响应超疏水微板的制备方法。

背景技术

固体表面的去浸润主要分为被动和主动的方式。被动方式往往需要设计特殊的表面结构，利用拉普拉斯压力、毛细力等促使液滴脱离表面，如仿仙人掌刺、蜘蛛丝、松针等结构的表面。然而，该去除方式是一个被动的过程，去浸润的液滴受固体表面结构的限制而需达到一个临界尺寸，最终液滴的去除大小和速度都会受到影响。

主动去浸润的固体表面近年来研究广泛，它能够依靠外部能量输入使其表面的物化性质发生改变，从而突破固有尺寸的限制而达到很好的去浸润效果。一般情况下，液滴的去除主要分为四个阶段：成核(小液滴开始粘附固体表面)、生长(液滴逐渐长大)、合并(相邻液滴接触积聚表面能)和离开(液滴克服表面粘附，释放表面能后自发脱离表面)。其中，离开阶段非常重要，它不仅关系到液滴的快速脱离，而且可以提供一个新的暴露表面为下一次去除做准备。针对此阶段，在磁、光、热、电等众多的响应表面中，磁控表面因其具有瞬时响应性、节能减排及环境保护等优点被重点研究。然而，有关磁性去浸润表面目前依然聚焦在灌注润滑液的多孔表面，其应用仍然有限，虽然注入液体的表面可以很好地去除液滴和快速地更新表面，但不可避免地会造成润滑油的损失，使表面无法使用。目前，在实际应用中，如何利用磁性动态微结构加速液滴的离去仍是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决固体表面高效去浸润的问题，提供一种去浸润的磁响应超疏水微板的制备方法，该发明通过简单有效的模板法制备一种磁响应PDMS超疏水微板，在远程磁刺激下，滞留在微板内的液滴可以被迅速挤压变形，以更小的临界尺寸提前跳离。该表面能够减少液滴生长所需的时间，增强液滴脱离，从而快速更新固体表面，最终加速整个脱湿过程。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种去浸润的磁响应超疏水微板的制备方法，所述方法为：

步骤一：采用3d打印的方法，将曝光时间设为3-20s，制备出片状结构的光固化树脂模板，通过气相沉积将全氟癸基硅烷修饰到树脂上备用；配置5-20：1质量比的PDMS与固化剂，搅拌均匀后浇筑到光固化树脂模板上进行固化，脱模后得到对应沟槽结构的PDMS负模板，同样在PDMS负模板上气相修饰全氟癸基硅烷后备用；

步骤二：将磁性粉末钕铁硼和PDMS以1：1～4的质量比进行混合，其中PDMS添加有10-30％质量分数的固化剂，充分搅拌均匀后浇筑在PDMS负模板上，彻底排出气泡后进行固化，脱模后得到PDMS磁性微板；

步骤三：称取0.1-0.7g的SiO₂纳米颗粒，加入20-80ml正己烷溶剂(C₆H₁₄)后超声处理，将上述PDMS磁性微板置入后继续超声处理，取出后于50-100℃加热1-5h，最终得到超疏水PDMS磁性微板。

进一步地，步骤一中，所述沉积的时间为3-24h。

进一步地，步骤一中，所述固化的温度为0-100℃，时间为1-6h。

进一步地，步骤二中，所述固化的温度为10-100℃，时间为2-6h。