一种具有六边形薄孔壁微孔结构的超疏水表面及其制备方法与流程

本发明属于防/除冰，具体涉及一种具有六边形薄孔壁微孔结构的超疏水表面及其制备方法。

背景技术：

1、防冰/除冰技术在飞机、道路、风力发电机、电力传输等户外基础设施中发挥着重要作用。这些设备上冰的形成、积聚和脱落会造成巨大的经济损失和危险情况。近年来，超疏水表面在防冰领域受到很大关注。超疏水表面依靠捕获的空气来排斥液体，可以让水滴在结冰之前滑落表面。此外，超疏水表面可以减少液滴与基体的接触面积，从而延迟水滴冻结。然而，在高压、高湿、温度变化、机械接触等环境下，空气容易不稳定。特别地，随着冷凝的进行，水蒸气会无差别的在超疏水表面微米凸起结构的顶端、侧面及底部区域结霜。微结构中的结霜会加速覆冰的形成，使冰与微结构形成互锁，加大除冰的难度。相关工作通过设计高纵横比的纳米孔结构大大减低了液滴在结构中的冷凝，这抑制了液滴结冰后与表面结构的互锁，从而降低了冰的粘附强度。超低的冰粘附强度可以使表面上的冰在轻微的振动或在重力作用下脱落，达到优异的除冰效果。但是，现有的超疏水结构还难以获得超低的冰粘附强度。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种具有六边形薄孔壁微孔结构的超疏水表面的制备方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案，包括，

5、预处理：铝片置于碱性除油剂中浸泡，超声清洗后备用；

6、阳极氧化：以清洗后的铝片作为阳极，不锈钢片作为阴极，进行阳极氧化，得到氧化样品；

7、固化：氧化样品浸没在固化剂溶液中，再置于烘箱内固化，即得到具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面。

8、作为本发明所述具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法一种优选方案，其中：所述碱性除油剂包括氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、磷酸三钠中的一种或多种，浸泡时间为5～10min。

9、作为本发明所述具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法一种优选方案，其中：所述阳极氧化在磷酸溶液中进行，并通过直流电源调控阳极氧化过程的电流密度和氧化时间。

10、作为本发明所述具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法一种优选方案，其中：所述磷酸溶液的浓度为0.25～0.35mol/l。

11、作为本发明所述具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法一种优选方案，其中：所述电流密度为62.5～100ma/cm2，氧化时间为5～15min。

12、作为本发明所述具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法一种优选方案，其中：所述固化剂溶液以乙醇为溶剂，含1～3wt％的固化剂。

13、作为本发明所述具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法一种优选方案，其中：所述固化剂包括全氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

14、作为本发明所述具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法一种优选方案，其中：所述固化，其中，浸没和固化的时间为30～60min，固化的温度为90～110℃。

15、本发明再一的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面。

16、所述表面具有超低冰粘附强度，仅为未处理铝表面的0.2％。

17、本发明有益效果：

18、本发明通过阳极氧化制备具有六边形薄孔壁微孔结构的超疏水表面。该方法可以在复杂的铝表面形成均匀的膜层，制备得到的超疏水表面具有超低冰粘附强度，为0.71kpa，仅为未处理铝表面的0.2％；且此方法成本低，适合大批量生产。

技术特征：

1.一种具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法，其特征在于：所述碱性除油剂包括氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、磷酸三钠中的一种或多种，浸泡时间为5～10min。

3.如权利要求1所述的具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法，其特征在于：所述阳极氧化在磷酸溶液中进行，并通过直流电源调控阳极氧化过程的电流密度和氧化时间。

4.如权利要求3所述的具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法，其特征在于：所述磷酸溶液的浓度为0.25～0.35mol/l。

5.如权利要求3所述的具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法，其特征在于：所述电流密度为62.5～100ma/cm2，氧化时间为5～15min。

6.如权利要求1所述的具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法，其特征在于：所述固化剂溶液以乙醇为溶剂，含1～3wt％的固化剂。

7.如权利要求6所述的具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法，其特征在于：所述固化剂包括全氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的具有六边形薄孔壁微孔结构的防冰超疏水表面的制备方法，其特征在于：所述固化，其中，浸没和固化的时间为30～60min，固化的温度为90～110℃。

9.如权利要求1～8任一所述的方法制备得到的防冰超疏水表面。

10.如权利要求9所述的超疏水表面，其特征在于：所述表面具有超低冰粘附强度，仅为未处理铝表面的0.2％。

技术总结
本发明公开了一种具有六边形薄孔壁微孔结构的超疏水表面及其制备方法，属于防/除冰技术领域。本发明将铝片置于碱性除油剂中浸泡，超声清洗后备用；将处理后的铝片作为阳极，不锈钢片作为阴极，进行阳极氧化；将氧化后的样品浸没在固化剂溶液中，最后置于烘箱内固化修饰剂，得到超低冰粘附强度的防冰超疏水表面。此外，本制备方法具有所需设备简单、耗能少、材料纯度高等优点且防冰性能优异。

技术研发人员：李波,廖瑞金,白洁,袁媛,向会英
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9