疏水复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种疏水复合材料及其制备方法和应用。上述疏水复合材料包括金属微结构和疏水涂层；金属微结构包括基底和形成在基底表面的多个凸出体，基底的厚度小于100μm，多个凸出体间隔分布在基底表面，相邻的凸出体的间距为0.5μm～50μm，凸出体的高度为1μm～11μm；疏水涂层设置在多个凸出体的间隙中，并填充满间隙。上述疏水复合材料通过金属微结构保护疏水涂层，使得疏水复合材料具有较好的耐摩擦磨损性能，且金属微结构的柔性好，使其能够贴附在弯曲表面，应用范围更广。应用范围更广。应用范围更广。

【技术实现步骤摘要】
疏水复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及疏水材料领域，特别是涉及一种疏水复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]表面疏水技术是一项具有极高实用价值的应用研究技术。目前疏水材料涂层已经广泛应用在工业领域中的各个方面，且疏水材料涂层的需求和受到的关注也在持续增长。
[0003]疏水涂层一般为低表面能的材料，一般为含氟高分子材料或有机硅氧烷等，其与基底的结合方式一般为共价键结合(如单分子自组层)，或物理吸附(如气相沉积或旋涂喷涂)。在实际应用中，疏水材料不仅需满足其具备低表面能的疏水性能，且需要满足耐摩擦磨损的性能。然而现阶段的疏水材料与基底的结合力一般很差，在摩擦磨损中极易遭到破坏然后脱落，导致疏水性能失效。同时，在很多实际应用中，例如汽车外壳、飞机外壳、船外壳等，一般要求疏水材料具有一定的柔性，即可贴附在弯曲的表面。因此，开发具有较好的耐摩擦磨损性和柔性的疏水涂层表面非常重要。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种耐摩擦磨损性能好且柔性好的疏水复合材料及其制备方法。
[0005]此外，还有必要提供一种疏水复合材料的应用。
[0006]一种疏水复合材料，包括金属微结构和疏水涂层；
[0007]所述金属微结构包括基底和形成在所述基底表面的多个凸出体，所述基底的厚度小于100μm，多个所述凸出体间隔分布在所述基底表面，相邻的所述凸出体之间的间距为0.5μm～50μm，所述凸出体的高度为1μm～11μm；
[0008]所述疏水涂层设置在多个所述凸出体的间隙中，并填充满所述间隙。
[0009]在其中一个实施例中，所述凸出体的底面形状为三角形、四边形或六边形；及/或，
[0010]所述凸出体的底面边长为0.5μm～500μm；及/或，
[0011]所述凸出体的侧面与其底面的夹角为85
°
～95
°
。
[0012]在其中一个实施例中，所述疏水涂层至少与所述凸出体的顶部齐平。
[0013]在其中一个实施例中，所述金属微结构的材质为镍；及/或，
[0014]所述疏水涂层的材料为含氟材料或有机硅氧烷。
[0015]一种疏水复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0016]制作金属微结构，所述金属微结构包括基底和形成在所述基底表面的多个凸出体，所述基底的厚度小于100μm，多个所述凸出体间隔分布在所述基底表面，相邻的所述凸出体之间的间距为0.5μm～50μm，所述凸出体的高度为1μm～11μm；
[0017]将疏水材料形成在多个所述凸出体的间隙中并填充满所述间隙，制备疏水复合材料。
[0018]在其中一个实施例中，所述制作金属微结构的步骤包括：
[0019]提供模具，所述模具表面设有多个间隔排列的凹槽，所述凹槽的深度为1μm～11μm，相邻的所述凹槽之间的间距为0.5μm～50μm；
[0020]在所述模具设有所述凹槽的一侧电镀金属，形成所述金属微结构，所述金属微结构的所述凸出体填充所述凹槽；
[0021]分离所述模具和所述金属微结构。
[0022]在其中一个实施例中，所述模具的材质为硅，所述模具是通过如下步骤制作：
[0023]采用光刻的方法在硅片上形成多个间隔排列的所述凹槽，得到所述模具；
[0024]在分离所述模具和所述金属微结构的步骤中，将所述模具和所述金属微结构构成的整体在碱性溶液中进行湿法刻蚀以除去所述模具。
[0025]在其中一个实施例中，所述模具的材质为热塑性高分子或紫外固化高分子，所述模具通过如下步骤制作：
[0026]采用光刻的方法在硅片上形成多个间隔排列的凹陷，所述凹陷的深度为1μm～11μm，相邻的所述凹陷之间的间距为0.5μm～50μm；
[0027]在所述硅片设有凹陷的一面浇注热固化高分子单体和固化剂，然后加热固化，得到热固化高分子模板，所述热固化高分子模板包括填充所述凹陷的填充层和遮蔽所述硅片的遮蔽层，再分离所述热固化高分子模板和所述硅片；
[0028]采用热塑压印的方式将所述热固化高分子模板上的图案转移至热塑性高分子上，得到所述模具；或者，采用紫外固化压印的方式将所述热固化高分子模板上的图案转移至紫外固化高分子上，得到所述模具；或者，
[0029]所述模具的材质为热塑性高分子或紫外固化高分子，所述模具通过如下步骤制作：
[0030]采用光刻的方法在硅片上形成多个间隔排列的凹陷，所述凹陷的深度为1μm～11μm，相邻两个所述凹陷的间距为0.5μm～50μm；
[0031]在所述硅片设有凹陷的一面电镀镍，得到镍模板，所述镍模板包括填充所述凹陷的填充部和遮蔽所述硅片的遮蔽部，再分离所述硅片和所述镍模板；
[0032]采用卷对卷纳米压印方式将所述镍模板上的图案转移至热塑性高分子或紫外固化高分子上，得到所述模具。
[0033]在其中一个实施例中，采用气相沉积法、旋涂法或喷涂法将所述疏水材料形成在所述间隙中。
[0034]上述的疏水复合材料或由上述的疏水复合材料的制备方法制备的疏水复合材料在制备具有自清洁表面、防冰霜表面、流体减阻表面、防污染表面、防雷击表面或防腐蚀表面的产品中的应用。
[0035]上述疏水复合材料包括金属微结构和疏水涂层，通过金属微结构保护疏水涂层，使得疏水复合材料在使用中不易被磨损，具有较好的耐摩擦磨损性能，保证了其在实际应用中的疏水性能的维持。且上述疏水复合材料的基底为金属且厚度小于100μm，能够在保护疏水涂层不被磨损的同时，提供柔性，使得疏水复合材料能够贴附在弯曲表面，应用范围更加广泛。因此，上述疏水复合材料具有较好的耐摩擦磨损性和柔性。
附图说明
[0036]图1为疏水复合材料的制备方法的一种示意图；
[0037]图2为实施例1～实施例9的金属微结构的SEM图；
[0038]图3为图2所示的金属微结构倾斜后的SEM图；
[0039]图4为实施例1～9和对比例1所制备的疏水复合材料的耐摩擦磨损性能表征图；
[0040]图5为实施例7的疏水复合材料在磨损前后的示意图及SEM图；
[0041]图6为实施例7、对比例1和对比例2的疏水复合材料的防结冰性能表征图。
具体实施方式
[0042]为了便于理解本专利技术，下面将结合具体实施方式对本专利技术进行更全面的描述。具体实施方式中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0043]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0044]一实施方式的疏水复合材料，包括金属微结构和疏水涂层。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水复合材料，其特征在于，包括金属微结构和疏水涂层；所述金属微结构包括基底和形成在所述基底表面的多个凸出体，所述基底的厚度小于100μm，多个所述凸出体间隔分布在所述基底表面，相邻的所述凸出体之间的间距为0.5μm～50μm，所述凸出体的高度为1μm～11μm；所述疏水涂层设置在多个所述凸出体的间隙中，并填充满所述间隙。2.根据权利要求1所述的疏水复合材料，其特征在于，所述凸出体的底面形状为三角形、四边形或六边形；及/或，所述凸出体的底面边长为0.5μm～500μm；及/或，所述凸出体的侧面与其底面的夹角为85
°
～95
°
。3.根据权利要求1所述的疏水复合材料，其特征在于，所述疏水涂层至少与所述凸出体的顶部齐平。4.根据权利要求1所述的疏水复合材料，其特征在于，所述金属微结构的材质为镍；及/或，所述疏水涂层的材料为含氟材料或有机硅氧烷。5.一种疏水复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：制作金属微结构，所述金属微结构包括基底和形成在所述基底表面的多个凸出体，所述基底的厚度小于100μm，多个所述凸出体间隔分布在所述基底表面，相邻的所述凸出体之间的间距为0.5μm～50μm，所述凸出体的高度为1μm～11μm；将疏水材料形成在多个所述凸出体的间隙中并填充满所述间隙，制备疏水复合材料。6.根据权利要求5所述的疏水复合材料的制备方法，其特征在于，所述制作金属微结构的步骤包括：提供模具，所述模具表面设有多个间隔排列的凹槽，所述凹槽的深度为1μm～11μm，相邻的所述凹槽之间的间距为0.5μm～50μm；在所述模具设有所述凹槽的一侧电镀金属，形成所述金属微结构，所述金属微结构的所述凸出体填充所述凹槽；分离所述模具和所述金属微结构。7.根据权利要求6所述的疏水复合材料的制备方法，其特征在于，所述模具的材质为硅，所述模具是通过如下步骤制作：...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鑫，李明杰，陈宇龙，罗文昕，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：