【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超疏材料，具体涉及能够防止空调结霜的超疏水表面、制备方法及其应用。
技术介绍
1、长期以来，霜的积累，会对日常生活中和工业生产产生大量不利的影响，例如：居民住宅，航空航天、水力，风力发电、电力转换和输运以及交通运输等。霜在换热器表面形成不仅降低了换热传热效率，而且当表面积累过厚的霜时，霜自身可以作为绝热层，长此以往导致换热元件的损坏；当房屋表面积累大量的霜层后，霜层可以诱发蒸汽冷凝与结冰，对建筑的安全产生深远影响；若大量积霜累计在机翼表面则降低飞机的升力、提升飞机功耗，甚至产生安全隐患。在机翼上的积累的冰不仅会造成飞机所耗燃油的增加，更严重的由于大量覆冰可能会造成飞行事故，更有研究表明积冰会对直升机的机身和螺旋桨造成损伤。甚至于寒冬路面、轨道等结冰会造成大量的交通事故。因此，清除积冰是一个亟待解决的问题，但此过程代价昂贵，危险性能高，对于全世界来说，都是一个巨大的挑战。目前为止，工业上的除冰方法主要包括化学除冰液，机械铲除以及主动加热，这些技术不仅对环境不友好，而且费时费力。开发一种绿色环保、低成本和低功耗的除霜表面是目前亟待解决的问题。
2、与疏水表面和亲水表面相比，超疏水表面和液体的接触面积更小。在结霜过程中，过冷液滴分散独立，每个液滴之间的距离较大，而疏水表面和亲水表面与过冷液滴接触面积大，液滴和液滴之间更容易连结。因此，超疏水表面可以更长久地延缓结冰。同时，由于超疏水表面极佳的拒水性能，即使是过冷液滴撞击到超疏水表面，该液滴同样会被弹离表面，而普通疏水表面和亲水表面则会发生过冷液滴钉扎的现象。在
技术实现思路
1、针对现有技术存在的以上技术问题，本专利技术提供了一种能够防止空调结霜的超疏水表面、制备方法及其应用，目的是为了解决在高湿度高过冷环境条件下，换热器表面易结霜积霜的问题。为实现本专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：
2、步骤一、将硅片置于等离子清洗机内进行清洗，清洗过后立即转移到加热台上进行烘干。将处理好的硅片置于匀胶机上，滴加适量光刻胶覆盖硅片表面，加热固化后再静止6-12h使光刻胶固化完全。将固化好的硅片在钠光下用事先设计好的带有铠甲微结构的光掩模板进行曝光，随后立即显影使硅片表面显露微结构。取适量的四甲基氢氧化铵溶液于烧杯中，60-70℃水浴加热，并将制备好的硅片放置于烧杯内进行化学刻蚀。直到梗宽与微结构的宽度(即面积分数)达到5％时，将氢氟酸与氟化铵以1:6的体积比制备缓冲氧化物刻蚀液(boe溶液)，以去除掉表面多余的二氧化硅，即可得到具有连续的微结构的铠甲表面。
3、步骤二、将制备得到的具有连续微结构的铠甲微表面倒置于正在燃烧的蜡烛火焰的正上方。由于铠甲表面对蜡烛燃烧具有屏蔽作用，从而导致蜡烛发生不完全的燃烧。因此蜡烛不完全燃烧产物(即蜡烛灰)就会沉积在表面及内部。将附有蜡烛灰的铠甲表面放入到盛有适量氨水与正硅酸乙酯的真空干燥器内，采用化学气相沉积(cvd)的方式使得表面的蜡烛灰接枝一层亲水的二氧化硅微球。多段控温煅烧使得表面出于多于的碳，即可得到填充有中空二氧化硅微球的铠甲表面。随后对表面进行机械刮擦除，以除去表面多余的纳米材料，并暴露表面的连续微结构。
4、步骤三、将上述得到的表面放置于60℃的真空烘箱内，取200μl的全氟辛基三氯硅烷，采用化学气相沉积方式将全氟辛基三乙氧基硅烷接枝到表面，即可得到铠甲化超疏水表面。为得到铠甲化双亲表面，可对表面进行机械刮擦，进而使得亲水微结构得以暴露出来，即可得到亲水、疏水复合的铠甲化双亲表面。
5、优选的，在步骤一中，连续微结构的最优尺寸为30-70μm。
6、优选的，在步骤二中，原硅酸四乙酯和氨水的体积比为1:1至1:1.5。化学气相沉积的时间为34-36h。制备得到的的中空二氧化硅的颗粒的粒径在30～50nm。
7、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
8、将超疏水材料开发用于防止结霜领域，解决了现有技术中能耗过高、破坏环境等诸多问题；通过设计具有连续结构的微结构的铠甲化双亲表面，连续的铠甲微结构为表面提供高机械稳定性，同时表面润湿性差异为过冷液滴成核提供选择性成核位点，辅以超疏水纳米材料，驱使过冷液滴在表面发生快速脱离，进而防止表面难以发生结霜。因此对处于高湿度、高过冷度的表面展示出优异的抗霜效果。
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1.一种能够防止空调结霜的超疏水表面制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的能够防止空调结霜的超疏水表面制备方法，其特征在于，步骤一中，连续微结构的制备采用热压压印、滚轴压印或激光压印；基材为铝合金、玻璃或高分子涂层。
3.如权利要求1所述的能够防止空调结霜的超疏水表面制备方法，其特征在于，填充的纳米材料能够替换成超疏水涂料。
4.如权利要求1所述的能够防止空调结霜的超疏水表面制备方法，其特征在于，在步骤二中，原硅酸四乙酯和氨水的体积比为1:1至1:1.5；化学气相沉积的时间为34-36h；制备得到的中空二氧化硅的颗粒的粒径在30～50nm。
5.如权利要求1所述的能够防止空调结霜的超疏水表面制备方法，其特征在于，在步骤三中，全氟辛基三氯硅烷替换为全氟癸基三氯硅烷、全氟十二烷基三氯硅烷或全氟癸基三乙氧基硅烷。
6.权利要求1至5之任一项所述的超疏水表面制备方法所制备的超疏水表面。
7.权利要求6所述的超疏水表面在空调外机、换热器、飞行器中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种能够防止空调结霜的超疏水表面制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的能够防止空调结霜的超疏水表面制备方法，其特征在于，步骤一中，连续微结构的制备采用热压压印、滚轴压印或激光压印；基材为铝合金、玻璃或高分子涂层。
3.如权利要求1所述的能够防止空调结霜的超疏水表面制备方法，其特征在于，填充的纳米材料能够替换成超疏水涂料。
4.如权利要求1所述的能够防止空调结霜的超疏水表面制备方法，其特征在于，在步骤二中，原硅酸...
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