本發(fā)明涉及一種疏液超滑界面及其制備方法，屬于材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

受自然界中荷葉超雙疏現(xiàn)象的啟發(fā)，研究人員通過將表面微納米結(jié)構(gòu)和低表面能化學(xué)成分的結(jié)合，制備出對水、油同時(shí)具有排斥效果的超疏水、疏油界面。這種界面針對的油、水較為固定，對于較大粘度的原油以及生活中各種復(fù)雜成分的液體，不具備較好的排斥效果。模擬豬籠草的結(jié)構(gòu)，在原超疏界面上通過注入全氟滑液，能夠獲得一種滑液注入式的多孔界面。這種界面的表面為濕潤的滑液層，底部為微米-納米分級(jí)結(jié)構(gòu)，是一種潤滑液和超疏水/疏油界面結(jié)合的疏液超滑界面。疏液超滑界面除了具備超疏水界面的對水排斥性能外，對油、血液尤其是低表面張力的己烷、丙酮等有機(jī)溶劑也具有排斥作用。除此之外，這種界面對蚊子、蟑螂等生物的吸盤、爪等具有排斥作用，昆蟲難以在上面附著。高粘度的原油等物質(zhì)在這種超滑界面上也可順利地滑動(dòng)。

Schellenberger等制備了一種高分子基的疏液超滑界面，將SU-8 2025光刻膠與PMI混合涂覆于玻璃上后紫外固化，并通過腐蝕、O₂等離子刻蝕、低表面能接枝以及注入全氟滑液的方式獲得，其對癸醇、花生油、六癸烷等具備良好的排斥性，但該方法過于繁瑣復(fù)雜，對基底材料的大小、形狀、設(shè)備條件要求較為嚴(yán)格(Direct observation of drops on slipper lubricant-infused surfaces,Soft Matter,2015,11,7617--7626)。Ying Yang課題組采用電噴霧相分離法制備了超滑界面，其具備良好的抗冰性能，將納米二氧化硅、氟硅烷和硅橡膠溶液進(jìn)行混合后，采用電噴設(shè)備將其噴涂在基底上，并在高溫下固化成膜后，注入全氟聚醚獲得所需涂層，這種制備方式過于復(fù)雜，對樣品尺寸、形狀要求較高，且大部分是針對高分子、硅片等特定基底制備(Durability of a lubricant-infused Electrospray Silicon Rubber surfaceas an anti-icing coating,Applied Surface Science 346(2015)68–76)。上述涂層未對表面張力非常低的己烷溶液進(jìn)行探討，對能夠排斥低表面張力溶液的疏液超滑界面還需進(jìn)一步研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種疏液超滑界面及其制備方法，該界面由7075鋁合金表面構(gòu)筑的低表面能微納米結(jié)構(gòu)與全氟三戊胺復(fù)合而成，其底部為微納米分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，覆蓋一層低表面能物質(zhì)，從而具有良好的超疏水特性，微納米分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)中注入全氟三戊胺。所述疏液超滑界面通過以7075鋁合金為基底，在超聲處理下用硝酸進(jìn)行表面腐蝕形成微納米結(jié)構(gòu)后，進(jìn)行表面低表面能接枝，最后注入全氟潤滑劑制得，對水、煤油以及表面張力極低的己烷均具有優(yōu)異的排斥效果。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種疏液超滑界面，由低表面能微納米結(jié)構(gòu)化的7075鋁合金和注入微納米結(jié)構(gòu)中的全氟三戊胺組成，所述低表面能微納米結(jié)構(gòu)化的7075鋁合金為表面接枝有氟硅烷的微納米結(jié)構(gòu)化的7075鋁合金。

上述疏液超滑界面的制備方法，包括以下步驟：

將預(yù)處理的7075鋁合金置于濃度為1.0～1.4mol/L的稀硝酸溶液中，于150～200W的超聲環(huán)境下超聲1～3min，進(jìn)行腐蝕處理，超聲結(jié)束后干燥，得到微納米結(jié)構(gòu)化的7075鋁合金，將微納米結(jié)構(gòu)化的7075鋁合金進(jìn)行表面氟化接枝改性處理，改性后干燥，在表面注入0.005～0.01g/cm²的全氟三戊胺，得到疏液超滑界面。

所述的7075鋁合金的預(yù)處理為將7075鋁合金從200號(hào)砂紙開始打磨，直至2000號(hào)砂紙，然后用拋光膏進(jìn)行拋光處理。

所述的氟化接枝改性處理為將微納米結(jié)構(gòu)化的7075鋁合金浸泡于0.01～0.04mol/L的十七氟癸基三乙氧基硅烷的己烷溶液中，浸泡溫度為30～40℃，浸泡時(shí)間為1.5～2h。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)以廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)金屬7075鋁合金進(jìn)行制備，在建筑、機(jī)械制造、航空航天以及航海領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景；2)本發(fā)明制備方法簡單，對基底材料的尺寸、形狀沒有要求，加工過程簡便易行；3)本發(fā)明制備的界面對水、煤油、己烷等低表面張力的有機(jī)溶劑均具有優(yōu)異的排斥作用。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1疏液超滑界面的煤油接觸角測試結(jié)果圖。

圖2為實(shí)施例1疏液超滑界面的己烷接觸角測試結(jié)果圖。

圖3為實(shí)施例1己烷和煤油在疏液超滑界面上的滑動(dòng)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

(1)7075鋁合金打磨拋光后，放入濃度為1.2mol/L的稀硝酸溶液中，在170W超聲波輔助下進(jìn)行腐蝕2min；

(2)將步驟(1)得到的樣品取出，酒精洗凈后常溫干燥，放入0.03mol/L的十七氟癸基三乙氧基硅烷的己烷溶液中，于40℃下改性2h，取出，己烷清洗后常溫干燥；

(3)在步驟(2)得到的樣品中注入全氟三戊胺，注入量為0.008g/cm²，得到疏液超滑界面。

制備得到疏液超滑界面上，煤油接觸角為50°(如圖1所示)，己烷接觸角為30°(如圖2所示)，而且其可以在制備的超滑界面上順利的滑動(dòng)(如圖3所示，煤油用油紅O染色)，可見界面對低表面張力液體表現(xiàn)出良好的排斥性。

實(shí)施例2

(1)7075鋁合金打磨拋光后，放入濃度為1.0mol/L的稀硝酸溶液中，在150W超聲波輔助下進(jìn)行腐蝕1min；

(2)將步驟(1)得到的樣品取出，酒精洗凈后常溫干燥。放入0.01mol/L的十七氟癸基三乙氧基硅烷的己烷溶液中，于30℃下改性2h，取出，己烷清洗后常溫干燥；

(3)在步驟(2)得到的樣品中注入全氟三戊胺，注入量為0.005g/cm²，得到疏液超滑界面。

制備得到的界面，煤油接觸角為40°，己烷接觸角為20°，且可以在界面上順利滑動(dòng)，說明獲得了具有疏液效果的超滑界面。

實(shí)施例3

(1)7075鋁合金打磨拋光后，放入濃度為1.4mol/L的稀硝酸溶液中，在200W超聲波輔助下進(jìn)行腐蝕3min；

(2)將步驟(1)得到的樣品取出，酒精洗凈后常溫干燥。放入0.04mol/L的十七氟癸基三乙氧基硅烷的己烷，于40℃下改性1.5h，取出，己烷清洗后常溫干燥；

(3)在步驟(2)得到的樣品中注入全氟三戊胺，注入量為0.01g/cm²，得到疏液超滑界面。

制備得到的界面，煤油接觸角為35°，己烷接觸角為25°，且可以在界面上順利滑動(dòng)，說明獲得了具有疏液效果的超滑界面。

對比例1

(1)7075鋁合金打磨拋光后，放入濃度為0.9mol/L的稀硝酸溶液中，在140W超聲波輔助下進(jìn)行腐蝕0.5min；

(2)將步驟(1)得到的樣品取出，酒精洗凈后常溫干燥。放入0.01mol/L的十七氟癸基三乙氧基硅烷的己烷溶液中，于30℃下改性2h，取出，己烷清洗后常溫干燥；

(3)在步驟(2)得到的樣品中注入全氟三戊胺，注入量為0.004g/cm²，得到疏液超滑界面。

制備得到的疏液超滑界面上，煤油接觸角為10°，己烷接觸角為0°，己烷在界面上擴(kuò)散開來，說明界面不具備對所有液體都排斥的性質(zhì)。

對比例2

(1)7075鋁合金打磨拋光后，放入濃度為1.5mol/L的稀硝酸溶液中，在220W超聲波輔助下進(jìn)行腐蝕4min；

(2)將步驟(1)得到的樣品取出，酒精洗凈后常溫干燥。放入0.01mol/L的十七氟癸基三乙氧基硅烷的己烷，于30℃下改性2h，取出，己烷清洗后常溫干燥；

(3)在步驟(2)得到的樣品中注入全氟三戊胺，注入量為0.015g/cm²，得到疏液超滑界面。

制備得到的疏液超滑界面上，煤油接觸角為0°，己烷接觸角為0°，煤油、己烷在界面上擴(kuò)散開來，說明界面不具備疏液的性質(zhì)。