微注射压缩成型超疏水表面多层次微结构及其逐级可调的水粘附特性

摘要

目前,仿生超疏水表面通常局限于极高或极低的水粘附特性.本实验室提出一种柔性复制法,采用微注射压缩一步成型具有微拓扑且水粘附逐级可调的仿生聚丙烯表面.采用同一种模板,仅通过改变模温的高低,聚丙烯基体表面上呈现具有半球形顶面的低纵横比和具有锥形顶面的高纵横比的双层微结构,这分别使该表面呈现高粘附的疏水和低粘附的超疏水特性.而且,采用经亲水、疏水或混合(亲-疏水)纳米二氧化硅乙醇溶液涂覆的模板,在微注射压缩成型过程中,粘附在模板上的纳米粒子转印到聚合物熔体,并牢牢附着于其表层,形成耐磨的多层次微结构.采用表面经亲水和疏水纳米粒子涂覆的模板制备高纵横比微结构,所得超疏水表面实现极高(花瓣效应)和极低(荷叶效应)的水粘附特性.采用表面经混合纳米粒子涂覆的模板,制得的低纵横比微结构使疏水表面转变为超疏水表面,并保持一定的水粘附.