超疏水结构的制备方法及超疏水结构与流程

本发明涉及疏水，特别是涉及一种超疏水结构的制备方法及超疏水结构。

背景技术：

1、超疏水结构源于大自然，诸如荷叶效应的自清洁结构。目前的人工制造的超疏水结构大多以涂层为主，例如涂装行业的含氟改性硅氧烷体系、以及采用真空镀膜工艺制造的疏水涂层等，其疏水效果存在时效性。这是由于涂层的表面形貌结构本身并不稳定，导致现有的超疏水结构的机械强度较差。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中的问题提供一种超疏水结构的制备方法及超疏水结构。

2、第一方面，本发明提供了一种超疏水结构的制备方法，包括：

3、提供压印模板，所述压印模板的表面具有多个呈阵列排布且相邻接的四棱锥凸起；

4、提供基材；

5、基于所述压印模板对所述基材进行压印，以使所述基材的表面对应形成多个呈阵列排布且相邻接的四棱锥凹坑；

6、于所述基材的表面放置疏水层，所述疏水层的接触角大于90°；

7、提供共形模板，所述共形模板的表面具有至少一个所述四棱锥凸起，所述共形模板表面的所述四棱锥凸起的数量小于所述基材表面的所述四棱锥凹坑的数量；

8、利用所述共形模板表面的所述四棱锥凸起逐次与所述基材表面的各所述四棱锥凹坑相嵌合，使得所述疏水层逐次贴合至各所述四棱锥凹坑内，以将所述疏水层与所述基材的表面共形结合而形成超疏水结构。

9、上述超疏水结构的制备方法，包括：提供压印模板，所述压印模板的表面具有多个呈阵列排布且相邻接的四棱锥凸起；提供基材；基于所述压印模板对所述基材进行压印，以使所述基材的表面对应形成多个呈阵列排布且相邻接的四棱锥凹坑；于所述基材的表面放置疏水层，所述疏水层的接触角大于90°；提供共形模板，所述共形模板的表面具有至少一个所述四棱锥凸起，所述共形模板表面的所述四棱锥凸起的数量小于所述基材表面的所述四棱锥凹坑的数量；利用所述共形模板表面的所述四棱锥凸起逐次与所述基材表面的各所述四棱锥凹坑相嵌合，使得所述疏水层逐次贴合至各所述四棱锥凹坑内，以将所述疏水层与所述基材的表面共形结合而形成超疏水结构。由于上述超疏水结构的制备方法所制备出的超疏水结构为一体式的结构，在使用过程中其表面的四棱锥凹坑不易被破坏，机械性能优异，因此具有超强的稳定性。

10、在一些实施例中，所述提供压印模板，包括：

11、提供母版，所述母版的表面具有多个呈阵列排布且相邻接的所述四棱锥凹坑；

12、于所述母版的表面沉积压印材料层；

13、将所述母版与所述压印材料层之间进行脱模，以形成所述压印模板。

14、在一些实施例中，所述提供母版，包括：

15、提供母版，所述母版的材料为单晶硅，所述母版的表面为(100)晶面；

16、于所述母版的表面形成图形化硬掩膜层，所述图形化硬掩膜层具有多个呈阵列排布且互不邻接的开口；

17、基于各所述开口采用碱溶液对所述母版的表面进行第一次刻蚀，以使所述母版的表面形成多个呈阵列排布且互不邻接的初始四棱锥凹坑，各所述初始四棱锥凹坑的位置与各所述开口的位置一一对应；

18、去除所述图形化硬掩膜层；

19、采用碱溶液对所述母版的表面进行第二次刻蚀，以使各所述初始四棱锥凹坑相邻接而对应形成各所述四棱锥凹坑。

20、在一些实施例中，所述于所述母版的表面形成图形化硬掩膜层，包括：

21、于所述母版的表面形成硬掩膜层；

22、于所述硬掩膜层的表面形成光刻胶层；

23、去除部分所述光刻胶层以形成图形化光刻胶层，所述图形化光刻胶层具有多个呈阵列排布且互不邻接的光刻开口；

24、基于各所述光刻开口刻蚀所述硬掩膜层，以形成所述图形化硬掩膜层；

25、去除所述图形化光刻胶层。

26、在一些实施例中，所述疏水层的表面具有多个微纳气腔结构；所述疏水层的制备方法包括：

27、提供初始疏水层；

28、于所述初始疏水层表面喷洒微纳颗粒；

29、采用压印工艺将所述微纳颗粒嵌在所述初始疏水层的表面；

30、去除所述初始疏水层表面的所述微纳颗粒，以形成表面具有多个微纳气腔结构的所述疏水层。

31、在一些实施例中，所述疏水层包括光敏树脂疏水层，所述去除所述初始疏水层表面的所述微纳颗粒之后，所述方法还包括：

32、采用光固化工艺将所述光敏树脂疏水层进行固化。

33、第二方面，本发明还提供了一种超疏水结构，所述超疏水结构包括：

34、基材，所述基材的表面具有多个呈阵列排布且相邻接的四棱锥凹坑；

35、疏水层，所述疏水层共形结合于各所述四棱锥凹坑内，所述疏水层的接触角大于90°。

36、上述超疏水结构，包括：基材，所述基材的表面具有多个呈阵列排布且相邻接的四棱锥凹坑；疏水层，所述疏水层共形结合于各所述四棱锥凹坑内，所述疏水层的接触角大于90°。由于上述超疏水结构为一体式的结构，在使用过程中其表面的四棱锥凹坑不易被破坏，机械性能优异，因此具有超强的稳定性。

37、在一些实施例中，所述疏水层的表面还具有多个微纳气腔结构。

38、在一些实施例中，各所述四棱锥凹坑均为正四棱锥凹坑，各所述正四棱锥凹坑的深度均相同且各所述正四棱锥凹坑的底面边长均相同。

39、在一些实施例中，各所述正四棱锥凹坑的深度为10微米～300微米，各所述正四棱锥凹坑的底面边长为10微米～300微米。

技术特征：

1.一种超疏水结构的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超疏水结构的制备方法，其特征在于，所述提供压印模板，包括：

3.根据权利要求2所述的超疏水结构的制备方法，其特征在于，所述提供母版，包括：

4.根据权利要求3所述的超疏水结构的制备方法，其特征在于，所述于所述母版的表面形成图形化硬掩膜层，包括：

5.根据权利要求1所述的超疏水结构的制备方法，其特征在于，所述疏水层的表面具有多个微纳气腔结构；所述疏水层的制备方法包括：

6.根据权利要求5所述的超疏水结构的制备方法，其特征在于，所述疏水层包括光敏树脂疏水层，所述去除所述初始疏水层表面的所述微纳颗粒之后，所述方法还包括：

7.一种超疏水结构，其特征在于，所述超疏水结构包括：

8.根据权利要求7所述的超疏水结构，其特征在于，所述疏水层的表面还具有多个微纳气腔结构。

9.根据权利要求7所述的超疏水结构，其特征在于，各所述四棱锥凹坑均为正四棱锥凹坑，各所述正四棱锥凹坑的深度均相同且各所述正四棱锥凹坑的底面边长均相同。

10.根据权利要求9所述的超疏水结构，其特征在于，各所述正四棱锥凹坑的深度为10微米～300微米，各所述正四棱锥凹坑的底面边长为10微米～300微米。

技术总结本发明涉及一种超疏水结构的制备方法及超疏水结构。超疏水结构的制备方法包括：提供压印模板，压印模板的表面具有多个呈阵列排布且相邻接的四棱锥凸起；提供基材；基于压印模板对基材进行压印；于基材的表面放置疏水层，疏水层的接触角大于90°；提供共形模板，共形模板的表面具有至少一个四棱锥凸起，共形模板表面的四棱锥凸起的数量小于基材表面的四棱锥凹坑的数量；利用共形模板表面的四棱锥凸起逐次与基材表面的各四棱锥凹坑相嵌合，使得疏水层逐次贴合至各四棱锥凹坑内，以将疏水层与基材的表面共形结合而形成超疏水结构。采用本发明的超疏水结构的制备方法所制备的超疏水结构具有优异的机械性能。技术研发人员：吴灿,杨新耕,袁楷枫,王文畅,任庆园受保护的技术使用者：武汉中科先进材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15