一种基于正交实验的低粘附性超疏水表面制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于正交实验的低粘附性超疏水表面制作方法，包括以下步骤：步骤S1、确定加工材料的影响因子，影响因子有四个且分别为速度、间距、加工次数和功率；步骤S2、确定四个影响因子下的不同水平，在每个影响因子下各有三个水平；步骤S3、基于各影响因子和水平确定L9(34)的正交表并进行实验；步骤S4、利用极差分析法对实验结果进行分析，并确立最优方案；步骤S5、检验最优方案是否满足低粘附性超疏水的要求。实施本发明专利技术，能有效减少实验次数、时间和精力，并得到符号要求的低粘附性超疏水表面。表面。表面。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正交实验的低粘附性超疏水表面制作方法


[0001]本专利技术涉及金属表面处理
，特别涉及一种基于正交实验的低粘附性超疏水表面制作方法。

技术介绍

[0002]材料表面的低粘附性超疏水性是指水滴在表面上的表观接触角≥150
°
，且滚动角≤10
°
的现象，因其具有优异的自清洁性、防腐蚀性、流体减阻及防水性能，在工业生产和日常生活中展示广阔的应用前景。
[0003]现有的超疏水表面大致制作过程如下：采用等离子水清洗过的304不锈钢片，利用激光在不同工艺参数下扫描得到不同形状和尺寸的微纳米结构，然后在不锈钢表面采用硬脂酸钠乙醇溶液修饰以降低表面能，最后在自然条件下风干30分钟后形成低粘附性超疏水表面。其中，所采用的激光刻蚀法是一种先进技术，通过简单的一步法就可以得到可控的材料表面结构，无需超净间设施或高真空设备。该技术可以在保证实验达到预期结果的前提下有效减少试验次数，相对于其他技术(如光刻模板法、胶体装配法和化学腐蚀法等)，材料超疏水性能和制作效率大大提高。
[0004]在制作的实验过程中，材料表面的微纳米结构和低表面能是构成低粘附性超疏水的两个重要因素，其中材料表面微纳米结构由激光加工时材料的影响因子所决定，故如何快速、准确的确定最优的影响因子，能够有效减少实验次数及时长，并得到符合要求的低粘附性超疏水表面。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于正交实验的低粘附性超疏水表面制作方法，能有效减少实验次数、时间和精力，并得到符号要求的低粘附性超疏水表面。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种基于正交实验的低粘附性超疏水表面制作方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1、确定加工材料的影响因子，影响因子有四个且分别为速度、间距、加工次数和功率；
[0009]步骤S2、确定四个影响因子下的不同水平，在每个影响因子下各有三个水平；
[0010]步骤S3、基于各影响因子和水平确定L9(34)的正交表并进行实验；
[0011]步骤S4、利用极差分析法对实验结果进行分析，并确立最优方案；
[0012]步骤S5、检验最优方案是否满足低粘附性超疏水的要求。
[0013]进一步设置是所述的步骤S3具体包括：
[0014]步骤S31、将功率、速度、间距、加工次数这四个影响因子依次记为A、B、C、D，将三个水平依次标记为1、2、3，建立L9(34)的正交表；
[0015]步骤S32、将正交表中的内容转换成各影响因子及其水平表示。
[0016]进一步设置是所述的步骤S4具体包括：
[0017]步骤S41、基于步骤S3中的正交表，使用接触角测量仪和滚动角测量仪测量得到实验结果；
[0018]步骤S42、利用极差分析法进行分析比较：
[0019](1)确定同一影响因子的不同水平的接触角和滚动角大小；
[0020](2)极差分析，确定各影响因子的极差值；
[0021](3)最优方案的确定，根据各影响因子的极差值，确定各影响因子的主次顺序；对于多指标，则根据权重比来确定最优方案。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]通过制定的正交实验表L9(34)共进行9次实验，然后利用极差分析法对实验数据进行分析，确定各个影响因子的主次性从而找到最优的实验方案。与其他实验方法相比，所采用的正交实验表不仅能够在保证得到较好的实验方案，同时有效减少实验次数、实验时间和精力。这对于其他科研实验和生产都具有很大的指导意义。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的分析流程图；
[0025]图2为本专利技术中各影响影子与对应水平的设定表；
[0026]图3为本专利技术中正交表的设定表；
[0027]图4为本专利技术中的实验方案；
[0028]图5为本专利技术中接触角和滚动角的测量结果；
[0029]图6为本专利技术中接触角和滚动角的折线图；
[0030]图7为本专利技术中实验结构的分析表格；
[0031]图8为本专利技术中各影响因子对接触角的影响示意图；其中，(a)功率对接触角的影响；(b)速度对接触角的影响；(c)间距对接触角的影响；(d)加工次数对接触角的影响；
[0032]图9为本专利技术中各影响因子对滚动角的影响示意图；其中，(a)功率对滚动角的影响；(b)速度对滚动角的影响；(c)间距对滚动角的影响；(d)加工次数对滚动角的影响；
[0033]图10为本专利技术中采用正交实验得出最优方案加工得出的超疏水表面；其中，(a)激光烧蚀之前的接触角；(b)激光加工和硬脂酸乙醇溶液浸泡后的接触角。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0035]如附图1所示，一种基于正交实验的低粘附性超疏水表面制作方法，包括以下步骤：
[0036]步骤S1、确定加工材料的影响因子，影响因子有四个且分别为速度、间距、加工次数和功率；
[0037]步骤S2、确定四个影响因子下的不同水平，在每个影响因子下各有三个水平；
[0038]具体的，本实施例采用的是德国通快激光器(通快5050)，其波长为515nm。影响因子主要有功率、速度、间距和加工次数四个，而在不同影响因子下又有不同水平,参考附图2。
[0039]由附图2可知，采用激光器制作超疏水表面设定了4个影响因子，并且在每个影响
因子下各有3个水平。那么，如果将每个影响因子和每个水平一一试验，一共要进行3^4＝81次试验。显然，这对于一个普通的实验来说，需要投入过多的精力、材料、和时间。因此，在本实施例中选择利用正交实验表完成这项实验。
[0040]步骤S3、基于各影响因子和水平确定L9(34)的正交表并进行实验；
[0041]由于本实验恰好符合4因子3水平，可以选择利用L9(34)正交表。利用该正交表，只需要进行9次实验，就可以得到一个相对准确的结果。
[0042]该步骤S3具体包括以下步骤：
[0043]S31、将功率、速度、间距、加工次数这四个影响因子依次记为A、B、C、D，将三个水平依次标记为1、2、3，建立L9(34)的正交表；参考附图3。
[0044]由附图3可知，附图3中的表格恰好符合正交表的两个特点：(1)每一列中，每一因子的每个水平，在试验总次数中出现的次数相等。(2)任意两个因子列之间，各种水平搭配出现的有序数列(即左边的束放在前，右边的数放在后)按这一次序排出的数对时，每种数对出现的次数相等。也就是说，所列的正交表符合“各因子各水平”搭配均衡的特点。
[0045]步骤S32、将正交表中的内容转换成各影响因子及其水平表示。对应的参考附图4。
[0046]步骤S4、利用极差分析法对实验结果进行分析，并确立最优方案；
[0047]该步骤S4具体包括以下步骤：
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于正交实验的低粘附性超疏水表面制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、确定加工材料的影响因子，影响因子有四个且分别为速度、间距、加工次数和功率；步骤S2、确定四个影响因子下的不同水平，在每个影响因子下各有三个水平；步骤S3、基于各影响因子和水平确定L9(34)的正交表并进行实验；步骤S4、利用极差分析法对实验结果进行分析，并确立最优方案；步骤S5、检验最优方案是否满足低粘附性超疏水的要求。2.根据权利要求1所述的一种基于正交实验的低粘附性的超疏水表面制作方法，其特征在于，所述的步骤S3具体包括：步骤S31、将功率、速度、间距、加工次数这四个影响因子依次记为A...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞继红，管翔云，杨焕，周鸿勇，曹宇，张祥雷，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：