阅读说明：本技术 一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备 (Preparation of artificial super-wetting lotus-shaped Janus film ) 是由 沈华杰 杨玉山 王秋华 唐艺秦 邱坚 于 2019-04-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备,特别涉及一种具有超润湿性表面的仿生荷叶表面微结构超润湿薄膜。方法：采用软印刷技术,经过两次复形和转录后,在固化的PDMS弹性体表面进行仿生精细修饰,制备了与荷叶微纳米结构相类似的超润湿Janus薄膜。本发明在PDMS弹性体表面仿生构建超润湿表面,仿生人造荷叶状表面的超润湿特性,作为制备的Janus薄膜具有纳米类荷叶状的超亲水表面和十二烷醇修饰的超疏水。Janus薄膜的超疏水和超亲水侧的水接触角分别大于150°和<5°,表明在一个PDMS弹性体上制备了Janus润湿性。(The invention relates to preparation of an artificial super-wetting lotus leaf-shaped Janus film, in particular to a bionic lotus leaf surface microstructure super-wetting film with a super-wetting surface. The method comprises the following steps: adopting a soft printing technology, performing bionic fine modification on the surface of the cured PDMS elastomer after twice reshaping and transcription, and preparing the super-wetting Janus film similar to the lotus leaf micro-nano structure. The invention bionically constructs a super-wetting surface on the surface of a PDMS elastomer, bionically simulates the super-wetting characteristic of an artificial lotus-shaped surface, and the Janus film prepared by the method has a nano lotus-like super-hydrophilic surface and super-hydrophobicity modified by dodecanol. The water contact angles of the superhydrophobic and superhydrophilic sides of the Janus film were greater than 150 ° and <5 °, respectively, indicating that Janus wettability was prepared on one PDMS elastomer.)

一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备

技术领域

本发明属于超润湿界面技术领域，具体涉及一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备。

背景技术

木材是大自然赋予人类最宝贵的财富。木材品种众多，功能各异，由于木材的自然特性，其用途十分广泛。木材主要用于工程和工业两大领域，包括建筑、军工、车船、纺织、人造板、工农用具、家具、乐器、运动器械、木制品、枕木、桥梁、码头河堤桩木等。木材是多孔性、各向异性的天然有机高分子化合物，容易腐朽和虫蛀，作为沿海建筑材料或木船时，常为海生钻孔动物所侵害，木材易于燃烧，引起火灾等许多不可避免的天然缺陷，而水分对木材的腐蚀性能影响特别大，因此对木材表面进行修饰和处理，使其疏水性增强，进而实现木材资源的合理利用、高效利用和可持续发展，以及不断的提高人类的生活质量。

表面润湿性是材料表面的一种特性，主要取决于表面能和表面结构。许多研究报告称，粗糙度与低表面能材料的结合会导致了表面的性能。自然界中的许多生物表面结构经过数十亿年的进化演变而来。此外，进化过程赋予了许多功能植物表面奇异的特性，例如自清洁和低附着力。最著名的例子就是超润湿荷叶表面。据报道，在常温条件下观察到，莲叶表面均覆盖着一种粒度较粗的高纯度蜡，使得荷叶的水接触角高于150°，滑动角度低于10°，显示超润湿性和自清洁效果。

受荷叶效应的启发，近几年来在低表面能和高表面能表面进行研究，并取得了迅速的进展。因此，它可以使木材表面从亲水表面向疏水表面移动，从而有效地防止水分的入侵与破坏。这类表面的关键就像莲花表面一样，有粗糙的表面形貌和低的表面化学能。合成方法有：溶液法、溶胶凝胶法、凝固法、等离子体法等。但目前国内相关超润湿材料研究实验条件苛刻，开展工艺及其复杂，步骤繁琐，成本较高，不适合大批量生产或者工业化生存。本发明受荷叶自清洁超润湿结构的启发，利用简单易行的模板压印修饰的方法，制备仿省人造超润湿荷叶状Janus薄膜。

发明内容

针对现有的技术中存在的问题，本发明提供了一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，可以实现Janus薄膜的超润湿性能。

本发明提出一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，其特征在于：具体包括几个步骤：

（1）PDMS混合液，主剂PDMS与固化剂的体积比为10:1;

（2）将（1）种混合物倒入硅片表面，脱气一定时间，一定温度固化一定时间，将PDMS弹性体从Si片表面剥离，再固化24h，切成方形；

（3）制备PVB混合溶液;

（4）将洁净的鲜荷叶平放在培养皿中，然后倒入（1）中混合液，干燥固化，得到PDMS模板;

（5）将（3）中混合物包覆在PDMS弹性体表面，用（4）中的模板进行第二次复形，一定温度固化，剥离模板，可得到具有荷叶状表面结构的超润湿材料。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（1）中固化剂为184-硅橡胶。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（2）中的一定时间为1h；一定温度为60°C。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（3）中的混合溶液由PVB、无水乙醇、OTS、正硅酸乙酯、过硫酸铵、TMOTS和PDMS制得。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（4）干燥固化温度为60℃，时间为2h，厚度为3mm。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（5）中的固化温度为70°C，时间为12h。

本发明具有的优点在于：

1.本发明提出一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，制备的人造超润湿荷叶状Janus薄膜具有超润湿特征，超疏水侧接触角超过155°，而超亲水侧的接触角仅为5°；同时具有荷叶的自清洁效应；

2.本发明提出一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，制备过程的温度较低，易控制；

3.本发明提出一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，不需要高精度的精密仪器与设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1：采用本发明中制备的PDMS模板表面的电镜图。

图2：采用本发明后得到的人造超润湿荷叶状Janus薄膜表面的表面电镜图。

图3：采用本发明后得到的人造超润湿荷叶状Janus薄膜表面的超亲油特性。

图4：采用本发明后得到的人造超润湿荷叶状Janus薄膜表面的超疏水特性。

具体实施方案

下面结合附图和实施案例来具体地说明本发明的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备。

本发明提出一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，具体包括几个步骤：

（1）PDMS混合液，主剂PDMS与固化剂的体积比为10:1;

（2）将（1）种混合物倒入硅片表面，脱气一定时间，一定温度固化一定时间，将PDMS弹性体从Si片表面剥离，再固化24h，切成方形；

（3）制备PVB混合溶液;

（4）将洁净的鲜荷叶平放在培养皿中，然后倒入（1）中混合液，干燥固化，得到PDMS模板;

（5）将（3）中混合物包覆在PDMS弹性体表面，用（4）中的模板进行第二次复形，一定温度固化，剥离模板，可得到具有荷叶状表面结构的超润湿材料。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（1）中固化剂为184-硅橡胶。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（2）中的一定时间为1h；一定温度为60°C。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（3）中的混合溶液由PVB、无水乙醇、OTS、正硅酸乙酯、过硫酸铵、TMOTS和PDMS制得。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（4）干燥固化温度为60℃，时间为2h，厚度为3mm。

上述的一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，优选的，所述步骤（5）中的固化温度为70°C，时间为12h。

本发明提出一种人造超润湿荷叶状Janus薄膜的制备，可广泛应用于超润湿界面技术领域。

采用扫描电子显微镜（SEM）分析本实施例制备的PDMS模板和仿生超润湿木材表面的微观形貌。而超润湿木材表面均匀，清晰可见有10微米左右大小的微纳米乳突，填充覆盖于木材表面。超润湿木材表面的静态水滴形状接近于球体，其静态水的接触角约为157.5°±0.5°，滚动角为6°。