改变固体薄膜材料表面浸润性的方法技术

本发明专利技术属于固体材料表面改性领域，特别涉及对薄膜材料表面浸润性的改变方法。本发明专利技术的改变固体薄膜材料表面浸润性的方法是在常温下，使用普通的针式打印机，对其打印针的表面修饰上微米或微米和纳米结构，去掉色带，直接对薄膜材料打印，可以在材料表面打印出微米和纳米结构，利用这种表面粗糙度的变化进而可以改变薄膜材料表面与水的接触角，使薄膜材料表面的浸润性发生不同的变化。本发明专利技术的方法设备简单，成本低，无环境污染，在常温下就能够快速大面积地在薄膜材料表面制备出微米和纳米结构，进而改变材料表面的浸润性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体材料表面改性领域，特别涉及利用针式打印机对固体薄膜材料表面浸润性的改变方法。
技术介绍
固体表面改性不仅是表面化学中的热门课题，也是界面工程中的重要研究课题，在工农业生产上和人们的日常生活中都有非常广阔的应用前景。固体表面改性后，由于表面性质发生变化，其吸附、浸润、分散等一系列性质都将发生变化。其中浸润性是固体表面的重要性质之一.决定固体表面的浸润性的两个主要因素中，化学性质是内因，而几何结构形貌也是不可缺少的重要因素.通过改变固体表面的粗糙度可以改变其浸润性。固体薄膜材料表面改性的方法很多，总体上可以分为化学改性和物理改性。(1)溶液浸泡改性本法是将薄膜材料放在处理液中浸泡或氧化来改善材料的表面性能，这种方法需要配制特定的处理液。缺点是处理液的寿命短，有时需要多重浸泡处理。(2)光化学改性本法是利用紫外光照射薄膜材料表面引起化学变化改善其浸润性和粘结性。(3)表面接枝改性本法是利用等离子体、紫外光、或化学试剂等在材料表面产生接枝点，然后放在单体中接枝。(4)辐照改性本法是通过放射线辐照使薄膜材料表面经过离子化、激发和游离基的生成等过程，从而产生断键形成交联，或生成的游离基和其它单体发生接枝聚合反应达到表面改性的目的。(5)涂层法本法是采用真空蒸镀的方法，在低温下把其它材料涂在薄膜材料表面来改善材料的表面性能。(6)等离子体表面改性本法是利用等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原于、分子等活性粒子对薄膜材料表面的作用，使材料表面发生非常复杂的物理和化学变化，引起刻蚀、裂解、聚合等反应，并使表面产生大量的自由基或者引进一些极性基团，从而使材料表面性能获得优化。等离子体表面改性的特点是，改性层只限于表面的浅层，主体不发生变化，改变等离子体气体的种类可实现各种不同表面的改性。但等离子体处理效果存在退化效应。以上方法在改变薄膜材料表面浸润性时的主要缺点有(1)化学改性过程中有废弃物产生，污染环境。(2)辐射处理过程中有放射性污染。(3)真空蒸镀和等离子体处理使用设备昂贵，操作过程复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种简单高效，成本低，操作简便，不污染环境，在固体薄膜材料表面实现浸润性变化的方法。本专利技术的再一目的是提供一种能够在薄膜材料表面实现微米和纳米结构的大面积快速制备方法。本专利技术的还一目的是提供一种利用针式打印机对固体薄膜材料表面浸润性的改变方法。本专利技术的是在常温下，使用普通的针式打印机，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米或微米和纳米结构，去掉色带，直接对薄膜材料打印，可以在材料表面打印出微米或微米和纳米结构，利用这种表面粗糙度的变化进而可以改变薄膜材料表面与水的接触角，使薄膜材料表面的浸润性发生不同的变化。本专利技术所述的固体薄膜厚度可以从0.02毫米至0.2毫米。本专利技术在材料表面打印出微米或微米和纳米结构的尺寸可以从0.1微米至100微米。所述的固体薄膜材料包括金属锡薄膜、金属铝薄膜、金属铜薄膜、金属银薄膜、金属锌薄膜、金薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯吡咯烷酮薄膜等。本专利技术的改变薄膜材料表面浸润性的方法优点在于设备简单，成本低，操作简便，对薄膜材料的生产工艺、薄膜材料本身无特殊要求，在常温下就能够改变薄膜材料表面的浸润性。能够在薄膜材料表面实现微米和纳米结构的大面积快速制备。附图说明图1A本专利技术实施例1未打印前的铝薄膜表面与水的接触角照片。图1B本专利技术实施例1打印后的铝薄膜表面与水的接触角照片。图2A本专利技术实施例10未打印前的聚合物薄膜表面与水的接触角照片。图2B本专利技术实施例10打印后的聚合物薄膜表面与水的接触角照片。图3A本专利技术实施例1打印后的薄膜材料表面微米结构电镜照片。图3B本专利技术实施例3打印后的薄膜材料表面微米和纳米结构电镜照片。具体实施方案下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。实施例1所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米结构，凹槽尺寸为6～7微米，在0.2mm厚铝箔表面打印。铝箔表面接触角由49.6°变为68.8°。实施例2所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米，凹槽尺寸为3～5微米，在0.02mm厚锡箔表面打印。锡箔表面接触角由41.6°变为96.2°。实施例3所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米和纳米结构，孔径尺寸为0.1～2微米，在0.02mm厚铜箔表面打印。铜箔表面接触角由45.4°变为61.8°。实施例4所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米结构，孔径尺寸为10～20微米，在0.02mm厚银箔表面打印。银箔表面接触角由64.8°变为73.2°。实施例5所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米结构，孔径尺寸为20～30微米，在0.02mm厚金箔表面打印。金箔表面接触角由80.4°变为92.4°。实施例6所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米结构，孔径尺寸为35～40微米，在0.02mm厚锌箔表面打印。锌箔表面接触角由64.1°变为82.6°。实施例7所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米结构，孔径尺寸为40～50微米，在0.1mm厚聚碳酸酯薄膜表面打印。聚碳酸酯表面接触角由86°变为124.3°。实施例8所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米结构，孔径尺寸为55～70微米，在0.1mm厚聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面打印。聚甲基丙烯酸甲酯表面接触角由75°变为122.7°。实施例9所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米结构，孔径尺寸为70～80微米，在0.1mm厚聚苯乙烯甲酯薄膜表面打印。聚苯乙烯甲酯表面接触角由78°变为117.5°。实施例10所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米结构，孔径尺寸为80～85微米，在0.1mm厚聚乙烯醇薄膜表面打印。聚乙烯醇表面接触角由58.2°变为78.6°。实施例11所用针式打印机为Epson LQ300K+时，在常温下，利用激光刻蚀，在其打印针的表面修饰上微米结构，孔径尺寸为90～100微米，在0.1mm厚聚乙烯吡咯烷酮薄膜表面打印。聚乙烯吡咯烷酮表面接触角由54.3°变为75.5°。权利要求1.一种，其特征是所述的方法是在常温下，利用激光刻蚀，在普通针式打印机的打印针的表面修饰上微米或微米和纳米结构，然后直接对薄膜材料打印，在材料表面打印出微米或微米和纳米结构，利用这种表面粗糙度的变化进而改变薄膜材料表面与水的接触角，使薄膜材料表面的浸润性发生不同的变化。2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的固体薄膜厚度为0.02毫米至0.2毫米。3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改变固体薄膜材料表面浸润性的方法，其特征是：所述的方法是在常温下，利用激光刻蚀，在普通针式打印机的打印针的表面修饰上微米或微米和纳米结构，然后直接对薄膜材料打印，在材料表面打印出微米或微米和纳米结构，利用这种表面粗糙度的变化进而改变薄膜材料表面与水的接触角，使薄膜材料表面的浸润性发生不同的变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭朝维，冯琳，江雷，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]