CN107620855B - 一种两维离散润湿集油增强功能表面及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于摩擦学技术领域，涉及一种两维离散润湿集油增强功能表面的制备方法，使得接触部件的摩擦副在限量供油的条件下能够有效的利用润滑滚道的集油能力，得到充足的润滑油来形成全膜润滑，最终得到最优的摩擦学性能，达到令润滑过程可控的目的，所采取的技术方案为在经过强酸溶剂刻蚀过的基底上利用高温反应釜在式样表面上镀上一层疏油层，通过遮光板与紫外灯的配合在镀有疏油层的式样表面进行蚀刻，蚀刻出平铺或阵列分布的网状结构结构亲油孔，能够在不破坏表面形貌的情况下，能改善润滑油的回流和分布；还能够克服轴承中出现乏油，润滑剂回流难的缺陷，使润滑材料的成膜性增加，并且表面形貌观察显抗磨损性能增加。
Description
技术领域：
本发明属于摩擦学技术领域，涉及一种高集油性能、低摩擦表面的制备方法，特别是一种两维离散润湿集油增强功能表面的制备方法，利用图案润湿性原理设计的两维离散润湿集油增强功能表面。
背景技术：
机械间运动离不开润滑，润滑油能够实现润滑效能并且能够减少摩擦降低磨损，但是在实际工作中，润滑滚道中的润滑剂大部分被挤压分布在润滑滚道两侧，并没有形成有效的润滑供给，在高速运转中，还会产生搅油温升等缺点，导致润滑效果差，并不能有效地保护摩擦副，因此需要在两个摩擦副表面进行图案润湿性改进，来增强润滑油的回流和防止爬移，增强润滑油的自集油性能。例如，在轴承、凸轮等摩擦副的接触部件的设计之初如果考虑润滑油的集油，在两个摩擦副表面进行图案润湿性改进，可以有效的提高润滑油的自集油效果。
目前，改变材料表面集油能力主要有两种方法，一是在材料表面构筑微观织构，二是用多孔材料代替传统材料。这两种方法的目的是利用材料表面的孔穴进行贮油，在润滑过程中，贮存的润滑油可以释放出来参与润滑。第一种方法的研究集中于在材料表面进行孔穴加工，例如表面织构的加工，实现了润滑油的集中并改善了润滑，但由于破坏了摩擦副的表面，对零部件容易产生疲劳破坏。第二种方法在航空航天设备的设计中已经得到应用，但随着航天任务时间的延长，多孔材料的疲劳寿命也受到了挑战。对于这两种方法的研究，存在的缺点就是破坏了材料的表面完整性，容易使材料遭到破坏。因此，设计提供一种两维离散润湿集油增强功能表面的制备方法，通过在零部件表面进行图案润湿性改进，来增强润滑油的回流并改善润滑油的爬移等，能够使摩擦表面具有高效集油性能，有效的减少摩擦、降低磨损。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有表面集油技术存在的缺陷，寻求设计一种两维离散润湿集油增强功能表面的制备方法，针对包括包括轴承、凸轮挺杆、齿轮在内的有摩擦副的接触零件部件上，增强限量供油条件下接触零件的摩擦副的润滑效率并防止爬移同时还不破坏表面，使得接触部件的摩擦副在限量供油的条件下能够有效的利用润滑滚道的集油能力，得到充足的润滑油来形成全膜润滑，最终得到最优的摩擦学性能，达到令润滑过程可控的目的。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为在经过强酸溶剂刻蚀过的基底上利用低表面能材料——十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)，在润滑滚道上镀上一层疏油层，使得接触角能够达到较大的疏油效果，接触角达到110°-120°，再利用紫外光刻技术将基底进行改性刻蚀，光照点发生亲油改性，接触角小于15°，本发明需要通过高温反应釜来实现，所述高温反应釜的主体结构包括：透明视窗、反应釜密封盖、紫外灯、接线插口、遮光板、紧固螺母、反应釜底座和支撑轴，所述反应釜底座为空心圆盘形结构，并且反应釜底座的上侧中间处固定置有支撑轴，所述支撑轴的下端的直径宽于上端，用以作为轴肩支撑住套在支撑轴上端的遮光板，所述支撑轴的上顶端还螺栓连接有紧固螺母，用以锁紧套在支撑轴上端的遮光板，所述薄片结构的遮光板通过其中间的通孔套在支撑轴的上端，并且遮光板水平放置，并且放置在透明视窗的中间偏上高度处，遮光板的表面上阵列式刻有镂空图案，用以使紫外灯发出的紫外线穿过遮光板上的镂空图案，所述环形结构的紫外灯置于反应釜密封盖的下表面上；所述透明视窗嵌入式置于高温反应釜的左侧壁上，并且透明视窗镶嵌有透明防紫外线玻璃，所述透明视窗的正左侧设置有CCD相机(CCD)连接的外置显微镜，用以通过物镜能够观测遮光板上初始油滴接触角的变化情况，观测图像通过视频采集板卡连接到电脑端来将接触角的变化信息记录到电脑中进行测量；所述高温反应釜的右侧壁靠上处设置有接线插口，用以连接调节紫外灯的光强和光照时间的光照控制器，所述高温反应釜侧壁的上部置有反应釜密封盖，并且与高温反应釜的侧壁螺纹连接，所述的反应釜密封盖、遮光板和支撑轴形成局部暗室，紫外灯发出的紫外光通过遮光板上的镂空图案照射进入局部暗室并在圆盘圆盘试样的表面进行光照，将FAS膜刻蚀掉一部分，进而形成离散亲油的图案润湿性功能表面。
本发明在制备两维离散润湿集油增强功能表面时，按照如下步骤进行：
S1、圆盘试样清洗：
选择两块2mm-5mm厚的碳钢薄片作为圆盘试样，然后对圆盘试样表面进行充分的清洗，防止细微颗粒及油污的吸附，清洗方式为将圆盘试样依次放入石油醚、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗8-12分钟，清洗完毕后将圆盘试样用高压氮气吹干备用；
S2、遮光板镂空：
将薄碳钢材质的遮光板进行激光镂空处理，制成不同的网状遮光板，其中镂空通孔处为透过紫外线光的位置，制备完毕后备用；
S3、镀膜准备：
然后将S1中制备的圆盘试样放入用硝酸、双氧水和去离子水按比例质量比1：1：6配置的溶液中，完全没入并浸泡10min后取出圆盘试样，再将浸泡后的圆盘试样用去离子水冲洗干净后用高压氮气吹干，将吹干后的其中一块圆盘试样水平置在高温反应釜的反应釜底座上；再将盛有5-10μl十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)的小烧杯放入高温反应釜底座并靠近侧壁处，再将S2中制备的遮光板放在圆盘试样和烧杯上方，放置完毕后盖上反应釜密封盖将高温反应釜封闭，另一块圆盘试样备用；
S4、圆盘试样镀膜：
先将S3中的高温反应釜的透明视窗和接线插口进行绝热处理，以保证高温反应釜内温度恒定，再将该高温反应釜置于鼓风干燥箱中烘烤来对圆盘试样镀膜，烘烤温度设定为150℃，烘烤时间设定为180min；加热完成后，使得圆盘试样上表面镀有均匀疏油的FAS膜，烘烤完毕后将镀膜完毕的圆盘试样取出并置于室内进行自然冷却备用，同时遮光板上也同样被镀了FAS膜；
S5、疏油表征：
用接触角测量仪分别测试S2中吹干后未镀膜的圆盘试样和S4中镀膜后的圆盘试样的接触角，测量相同体积润滑油滴在圆盘试样表面的静态接触角，所述润滑油用量为1-5μl，润滑油选用PAO4基础油，用以验证圆盘试样在FAS镀层后的疏油效果，其中PAO4为黏度为PAO4的低粘度润滑油；
S6、紫外光刻蚀：
取出高温反应釜中的烧杯，将镀FAS膜后的圆盘试样重新放入反应釜底座上，再将S2中镂空完毕的遮光板固定于支撑轴上，打开紫外灯进行光照，紫外光穿过遮光板上的镂空孔对镀膜后的圆盘试样进行蚀刻，同时也对遮光板进行蚀刻，并且遮光板的材料与圆盘试样同为碳钢，并且两者具有相同的FAS膜，在遮光板上滴加一滴润滑油，通过反应釜上透明视窗，用CCD对油滴接触角进行测量，当遮光板上油滴的接触角由高疏油状，即接触角在110°-120°范围内时，变为亲油状态即接触角低于15°时，表明在圆盘试样的疏油表面制得了亲油的网格状图案，则停止光照。
在需要制备与上述离散亲油润湿性表面相反的图案时，需要在镀膜阶段就进行遮挡处理，即将滴加FAS液滴的小烧杯放在遮光板上部，在进行加热，同时将圆盘试样与遮光板贴合，实现气相沉积时，保证只有图案部分暴露在空气中，便能够实现离散亲油相反的图案润湿性表面制备。
优选的，本发明在CCD测试到遮光板上的接触角达到115°时，圆盘试样的疏油表面疏油效果最佳。
所述遮光板镂空孔为圆形孔或倾斜45°的方形孔，并且镂空孔阵列式分布，圆孔半径r为60-120μm，每一圆孔与横向和纵向相邻圆孔的圆心距均为200-300μm，方形孔的长为150-300μm，宽为50-150μm，每一方形孔与相邻纵向方形孔的中心距为200-400μm，每一方形孔与相邻横向方形孔的中心距为100-200μm。
优选的，本发明所述的遮光板材料采用0.2mm的碳钢薄板进行激光切割加工，功率密度用10W/cm2，光斑直径小于0.1mm，切缝保持0.2mm以内。
优选的，本发明所述的紫外灯的额定功率为30mW。
本发明所述制备两维离散润湿集油增强功能表面的方法制备出的两维离散润湿集油增强功能表面的结构为在经过强酸溶剂刻蚀过的基底上利用低表面能材料——十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)镀有一层疏油层，使得接触角能够具有疏油性能，并且疏油层的接触角达到110°-120°，在疏油层上利用紫外光刻技术上改性刻蚀掉疏油层而制备有平铺或阵列式分布的网状孔结构的亲油区，所述亲油区能够锁住润滑油，使润滑油在制备的两维离散润湿集油增强功能表面形成由密集平铺或阵列式的油点形成的均匀润滑油膜；所述网状孔结构的亲油区的孔为圆形孔或倾斜45°的方形孔，并且上述孔成平铺或阵列式分布，圆孔半径r为60-120μm，每一圆孔与横向和纵向相邻圆孔的圆心距均为200-300μm，方形孔的长为150-300μm，宽为50-150μm，每一方形孔与相邻纵向方形孔的中心距为200-400μm，每一方形孔与相邻横向方形孔的中心距为100-200μm，所述亲油区接触角小于15°。
本发明对制备的两维离散润湿集油增强功能表面采用摩擦学实验进行测试，本发明选用青岛理工大学自制的面接触试验机(专利号：ZL200810249672.0)和摩擦磨损试验机(UMT)分别进行成膜实验和摩擦性能测试实验，将两维离散润湿集油增强功能表面和未镀膜表面的测试结果进行对比，成膜实验润滑油为PAO4，用量为2μl，载荷为4N，速度范围0.1-40mm/s；在UMT上进行摩擦磨损实验采用的载荷是0.5N,采用往复式摩擦模式，频率为1Hz,平均速度为12mm/s，采用扫描电镜对得到的圆盘试样表面的显微结构进行观察，对镀膜后的表面形貌进行二维观察，给出了实际亲油区的大小和密度，并对实验前后的圆盘试样表面进行观察，显示了图案润湿性表面的抗磨损性能；在成膜实验和摩擦磨损实验中，摩擦副之间存在有限的润滑油，润滑剂均匀分布在亲油区域，当摩擦副相对运动时，张力驱动两侧的润滑剂向润滑轨道中央区迁移，而制备的两维离散润湿集油增强功能表面除增强润滑剂向润滑轨道中央迁移外，同时由于局部疏油区的反润湿作用，润滑剂在离散的亲油区形成网状分布或液滴分布，具有较大的面体比，可以抵抗包括离心力等惯性力的作用。
本发明与现有技术相比具有如下优点及有益技术效果：
1、本发明能够在不破坏表面形貌的情况下，能够改善接触零件的摩擦副上的润滑油的回流和分布；
2、在包括轴承、凸轮挺杆和齿轮在内的有摩擦副的接触零件的工业设计中，本发明能够有效解决接触零件中出现乏油，润滑剂回流难的问题，在采用本发明制备的两维离散润湿集油增强功能表面后，润滑材料的成膜性增加，并且表面形貌观察显抗磨损性能增加；
3、本发明制备的两维离散润湿集油增强功能表面能够使润滑剂向润滑轨道中央迁移，同时由于局部疏油区的反润湿作用，润滑剂在离散的亲油区形成网状分布，具有较大的面体比，能够有效抵抗诸如离心力等惯性力的作用。
附图说明：
图1为本发明涉及的高温反应釜的主体结构原理示意图。
图2为本发明涉及的在载荷10N，PAO4的条件下的不同表面膜厚对比图。
图3为本发明涉及的镀膜后的圆盘式样表面在光照前后的接触角对比图。
图4为本发明涉及的45钢表面摩擦磨损实验的电镜照片图。
图5为本发明涉及的涉及的图案润湿性表面的电镜照片图。
图6为本发明涉及的两维离散润湿集油增强功能表面中疏油区与亲油区的结构原理示意图。
具体实施方式：
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1：
本实施例需要通过高温反应釜来实现，所述高温反应釜的主体结构包括：透明视窗1、反应釜密封盖2、紫外灯3、接线插口4、遮光板5、紧固螺母6、反应釜底座7和支撑轴8，所述反应釜底座7为空心圆盘形结构，并且反应釜底座7的上侧中间处固定置有支撑轴8，所述支撑轴8的下端的直径宽于上端，用以作为轴肩支撑住套在支撑轴8上端的遮光板5，所述支撑轴8的上顶端还螺栓连接有紧固螺母6，用以锁紧套在支撑轴8上端的遮光板5，所述薄片结构的遮光板5通过其中间的通孔套在支撑轴8的上端，并且遮光板5水平放置，并且放置在透明视窗1的中间偏上高度处，遮光板5的表面上阵列式刻有镂空图案，用以使紫外灯3发出的紫外线穿过遮光板5上的镂空图案，所述环形结构的紫外灯3置于反应釜密封盖2的下表面上；所述透明视窗1嵌入式置于高温反应釜的左侧壁上，并且透明视窗1镶嵌有透明防紫外线玻璃，所述透明视窗1的正左侧设置有CCD连接的外置显微镜，用以通过物镜能够观测遮光板5上初始油滴接触角的变化情况，观测图像通过视频采集板卡连接到电脑端来将接触角的变化信息记录到电脑中进行测量；所述高温反应釜的右侧壁靠上处设置有接线插口4，用以连接调节紫外灯3的光强和光照时间的光照控制器，所述高温反应釜侧壁的上部置有反应釜密封盖2，并且与高温反应釜的侧壁螺纹连接，所述的反应釜密封盖2、遮光板5和支撑轴8形成局部暗室，紫外灯3发出的紫外光通过遮光板5上的镂空图案照射进入局部暗室并在圆盘式样9的表面进行光照，将FAS膜刻蚀掉一部分，进而形成离散亲油的图案润湿性功能表面。
本实施例在制备两维离散润湿集油增强功能表面时，按照如下步骤进行：
S1、圆盘式样清洗：
选择两块2mm-5mm厚的碳钢薄片作为圆盘式样9，然后对圆盘式样9表面进行充分的清洗，防止细微颗粒及油污的吸附，清洗方式为将圆盘式样9依次放入石油醚、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗8-12分钟，清洗完毕后将圆盘式样9用高压氮气吹干备用；
S2、遮光板镂空：
将薄碳钢材质的遮光板5进行激光镂空处理，制成不同的网状遮光板，其中镂空通孔处为透过紫外线光的位置，制备完毕后备用；
S3、镀膜准备：
然后将S1中制备的圆盘式样9放入用硝酸、双氧水和去离子水按比例质量比1：1：6配置的溶液中，完全没入并浸泡10min后取出圆盘式样9，再将浸泡后的圆盘式样9用去离子水冲洗干净后用高压氮气吹干，将吹干后的其中一块圆盘式样9水平置在高温反应釜的反应釜底座7上；再将盛有5-10μl十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)的小烧杯放入高温反应釜底座7并靠近侧壁处，再将S2中制备的遮光板5放在圆盘式样9和烧杯上方，放置完毕后盖上反应釜密封盖2将高温反应釜封闭，另一块备用；
S4、圆盘式样镀膜：
先将S3中的高温反应釜的透明视窗1和接线插口4进行绝热处理，以保证高温反应釜内温度恒定，再将该高温反应釜置于鼓风干燥箱中烘烤来对圆盘式样9镀膜，烘烤温度设定为150℃，烘烤时间设定为180min；加热完成后，使得圆盘式样9上表面镀有均匀疏油的FAS膜，烘烤完毕后将镀膜完毕的圆盘式样9取出并置于室内进行自然冷却备用，同时遮光板5上也同样被镀了FAS膜；
S5、疏油表征：
用接触角测量仪分别测试S2中吹干后未镀膜的圆盘式样9和S4中镀膜后的圆盘式样9的接触角，测量相同体积润滑油滴在圆盘式样9表面的静态接触角，所述润滑油用量为1-5μl，润滑油选用PAO4基础油，用以验证圆盘式样9在FAS镀层后的疏油效果；
S6、紫外光刻蚀：
取出高温反应釜中的烧杯，将镀FAS膜后的圆盘式样9重新放入反应釜底座7上，再将S2中镂空完毕的遮光板5固定于支撑轴8上，打开紫外灯3进行光照，紫外光穿过遮光板5上的镂空孔对镀膜后的圆盘式样9进行蚀刻，同时也对遮光板5进行蚀刻，并且遮光板5的材料与圆盘式样9同为碳钢，并且两者具有相同的FAS膜，在遮光板上滴加一滴润滑油，通过反应釜上透明视窗1，用CCD对油滴接触角进行测量，当遮光板5上油滴的接触角由高疏油状，即接触角在110°-120°范围内时，变为亲油状态即接触角低于15°时，表明在圆盘式样9的疏油表面制得了亲油的网格状图案，则停止光照。
在需要制备与上述实施例所述的离散亲油润湿性表面相反的图案时，需要在镀膜阶段就进行遮挡处理，即将滴加FAS液滴的小烧杯放在遮光板上部，在进行加热，同时将圆盘式样9与遮光板贴合，实现气相沉积时，保证只有图案部分暴露在空气中，便能够实现离散亲油相反的图案润湿性表面制备。
优选的，本实施例在CCD测试到遮光板5上的接触角达到115°时，圆盘式样9的疏油表面疏油效果最佳。
所述遮光板5镂空孔为圆形孔或倾斜45°的方形孔，并且镂空孔阵列式分布，圆孔半径r为60-120μm，每一圆孔与横向和纵向相邻圆孔的圆心距均为200-300μm，方形孔的长为150-300μm，宽为50-150μm，每一方形孔与相邻纵向方形孔的中心距为200-400μm，每一方形孔与相邻横向方形孔的中心距为100-200μm。
优选的，本实施例所述的遮光板材料采用0.2mm的碳钢薄板进行激光切割加工，功率密度用10W/cm2，光斑直径小于0.1mm，切缝保持0.2mm以内。
优选的，本实施例所述的紫外灯3的额定功率为30mW。
实施例1所述制备两维离散润湿集油增强功能表面的方法制备出的两维离散润湿集油增强功能表面的结构为在经过强酸溶剂刻蚀过的基底上利用低表面能材料——十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)镀有一层疏油层，使得接触角能够具有疏油性能，并且疏油层的接触角达到110°-120°，在疏油层上利用紫外光刻技术上改性刻蚀掉疏油层而制备有平铺或阵列式分布的网状孔结构的亲油区，所述亲油区能够锁住润滑油，使润滑油在制备的两维离散润湿集油增强功能表面形成由密集平铺或阵列式的油点形成的均匀润滑油膜；所述网状孔结构的亲油区的孔为圆形孔或倾斜45°的方形孔，并且上述孔平铺或阵列式分布，圆孔半径r为60-120μm，每一圆孔与横向和纵向相邻圆孔的圆心距均为200-300μm，方形孔的长为150-300μm，宽为50-150μm，每一方形孔与相邻纵向方形孔的中心距为200-400μm，每一方形孔与相邻横向方形孔的中心距为100-200μm，所述亲油区接触角小于15°。
实施例2：
本实施例对实施例1中制备的两维离散润湿集油增强功能表面采用摩擦学实验进行测试，本实施例选用青岛理工大学自制的面接触试验机(专利号：ZL200810249672.0)和摩擦磨损试验机(UMT)分别进行成膜实验和摩擦性能测试实验，将两维离散润湿集油增强功能表面和未镀膜表面的测试结果进行对比，成膜实验润滑油为PAO4，用量为2μl，载荷为4N，速度范围0.1-40mm/s；在UMT上进行摩擦磨损实验采用的载荷是0.5N,采用往复式摩擦模式，频率为1Hz,平均速度为12mm/s，采用扫描电镜对得到的圆盘式样9表面的显微结构进行观察，对镀膜后的表面形貌进行二维观察，给出了实际亲油区的大小和密度，并对实验前后的圆盘式样9表面进行观察，显示了图案润湿性表面的抗磨损性能；在成膜实验和摩擦磨损实验中，摩擦副之间存在有限的润滑油，润滑剂均匀分布在亲油区域，当摩擦副相对运动时，张力驱动两侧的润滑剂向润滑轨道中央区迁移，而制备的两维离散润湿集油增强功能表面除增强润滑剂向润滑轨道中央迁移外，同时由于局部疏油区的反润湿作用，润滑剂在离散的亲油区形成网状分布或液滴分布，并且面体比能够满足润滑需要，能够抵抗包括离心力在内的惯性力的作用。
图2为本实施例涉及的亲油分布表面测试结果图，在相同供油量和相同载荷条件下，随着运动速度的增加，两维离散润湿集油增强功能表面能够使膜厚维持一定的厚度，但普通润滑轨道表面在现有速度条件下，膜厚已经出现严重下降，不足以维持膜厚的继续增加；从图2中还能够看出，在80km/h内的低速段，两者膜厚差别在8-12nm，在80km/h-120km/h的运动速度下两者膜厚差别增加，最大达到50nm；图4的摩擦磨损实验结果显示，普通轨道的磨损量较图案化轨道磨损量大，表明图案润湿性轨道的润滑效果要比普通轨道的好，改进后的润滑轨道的抗摩擦性能显示，即使用少量的润滑剂也能达到很好的润滑效果，UMT测试结果显示两者的摩擦系数差别能够达到0.04，而实验结束后的轨道表面粗糙度也有差别，粗糙峰差别能够达到1.6μm。
图5是对得到的图案润湿性表面的显微观察，能够看出在刻蚀后的表面边缘处，FAS膜的显微结构变化明显，在光照处表面较为平坦，而圆孔周围出现了纳米级的层状分布结构，这是典型的疏水疏油结构；图5(a)的结果能够看出，刻蚀密度在0.24mm2上有6个亲油圆形区域，亲油区最小直径为120μm，图5(b)是亲油区与疏油区边界处放大1000倍的图像，能够看出亲油区结构平坦，而周围明显有凸起；图5(c)和(d)是亲疏油边界以及疏油区放大8000倍的形貌，能够看出，在高倍放大后，亲疏油区的结构差别很明显，疏油区的纳米结构对亲油区润滑油流动起到抑制作用，能够有效的防止润滑油爬移。
Claims (9)
1.一种用于制备两维离散润湿集油增强功能表面的高温反应釜，其特征在于其主体结构包括：透明视窗、反应釜密封盖、紫外灯、接线插口、遮光板、紧固螺母、反应釜底座和支撑轴，所述反应釜底座为空心圆盘形结构，并且反应釜底座的上侧中间处固定置有支撑轴，所述支撑轴的下端的直径宽于上端，用以作为轴肩支撑住套在支撑轴上端的遮光板，所述支撑轴的上顶端还螺栓连接有紧固螺母，用以锁紧套在支撑轴上端的遮光板，薄片结构的遮光板通过其中间的通孔套在支撑轴的上端，并且遮光板水平放置，并且放置在透明视窗的中间偏上高度处，遮光板的表面上阵列式刻有镂空图案，用以使紫外灯发出的紫外线穿过遮光板上的镂空图案，环形结构的紫外灯置于反应釜密封盖的下表面上；所述透明视窗嵌入式置于高温反应釜的左侧壁上，并且透明视窗镶嵌有透明防紫外线玻璃，所述透明视窗的正左侧设置有CCD相机连接的外置显微镜，用以通过物镜能够观测遮光板上初始油滴接触角的变化情况，观测图像通过视频采集板卡连接到电脑端来将接触角的变化信息记录到电脑中进行测量；所述高温反应釜的右侧壁靠上处设置有接线插口，用以连接调节紫外灯的光强和光照时间的光照控制器，所述高温反应釜侧壁的上部置有反应釜密封盖，并且与高温反应釜的侧壁螺纹连接，所述的反应釜密封盖、遮光板和支撑轴形成局部暗室，紫外灯发出的紫外光通过遮光板上的镂空图案照射进入局部暗室并在圆盘圆盘试样的表面进行光照，将十七氟癸基三甲氧基硅烷膜刻蚀掉一部分，进而形成离散亲油的图案润湿性功能表面。
2.一种利用权利要求1所述的高温反应釜制备两维离散润湿集油增强功能表面的方法，其特征在于具体按照如下步骤进行：
S1、圆盘试样清洗：
选择两块2mm-5mm厚的碳钢薄片作为圆盘试样，然后对圆盘试样表面进行充分的清洗，防止细微颗粒及油污的吸附，清洗方式为将圆盘试样依次放入石油醚、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗8-12分钟，清洗完毕后将圆盘试样用高压氮气吹干备用；
S2、遮光板镂空：
将薄碳钢材质的遮光板进行激光镂空处理，制成不同的网状遮光板，其中镂空通孔处为透过紫外线光的位置，制备完毕后备用；
S3、镀膜准备：
然后将S1中制备的圆盘试样放入用硝酸、双氧水和去离子水按比例质量比1：1：6配置的溶液中，完全没入并浸泡10min后取出圆盘试样，再将浸泡后的圆盘试样用去离子水冲洗干净后用高压氮气吹干，将吹干后的其中一块圆盘试样水平置在高温反应釜的反应釜底座上；再将盛有5-10μl十七氟癸基三甲氧基硅烷的小烧杯放入高温反应釜底座并靠近侧壁处，再将S2中制备的遮光板放在圆盘试样和烧杯上方，放置完毕后盖上反应釜密封盖将高温反应釜封闭，另一块圆盘试样备用；
S4、圆盘试样镀膜：
先将S3中的高温反应釜的透明视窗和接线插口进行绝热处理，以保证高温反应釜内温度恒定，再将该高温反应釜置于鼓风干燥箱中烘烤来对圆盘试样镀膜，烘烤温度设定为150℃，烘烤时间设定为180min；加热完成后，使得圆盘试样上表面镀有均匀疏油的十七氟癸基三甲氧基硅烷膜，烘烤完毕后将镀膜完毕的圆盘试样取出并置于室内进行自然冷却备用，同时遮光板上也同样被镀了十七氟癸基三甲氧基硅烷膜；
S5、疏油表征：
用接触角测量仪分别测试S2中吹干后未镀膜的圆盘试样和S4中镀膜后的圆盘试样的接触角，测量相同体积润滑油滴在圆盘试样表面的静态接触角，所述润滑油用量为1-5μl，润滑油选用PAO4基础油，用以验证圆盘试样在十七氟癸基三甲氧基硅烷镀层后的疏油效果,其中PAO4为黏度为PAO4的低粘度润滑油；
S6、紫外光刻蚀：
取出高温反应釜中的烧杯，将镀十七氟癸基三甲氧基硅烷膜后的圆盘试样重新放入反应釜底座上，再将S2中镂空完毕的遮光板固定于支撑轴上，打开紫外灯进行光照，紫外光穿过遮光板上的镂空孔对镀膜后的圆盘试样进行蚀刻，同时也对遮光板进行蚀刻，并且遮光板的材料与圆盘试样同为碳钢，并且两者具有相同的十七氟癸基三甲氧基硅烷膜，在遮光板上滴加一滴润滑油，通过反应釜上透明视窗，用CCD相机对油滴接触角进行测量，当遮光板上油滴的接触角由高疏油状，即接触角在110°-120°范围内时，变为亲油状态即接触角低于15°时，表明在圆盘试样的疏油表面制得了亲油的网格状图案，则停止光照。
3.根据权利要求2所述的制备两维离散润湿集油增强功能表面的方法，其特征在于当CCD相机测试到遮光板上的接触角达到115°时，圆盘试样的疏油表面疏油效果最佳，所述的紫外灯的额定功率为30mW。
4.根据权利要求2所述的制备两维离散润湿集油增强功能表面的方法，其特征在于所述的遮光板材料采用0.2mm的碳钢薄板进行激光切割加工，功率密度用10W/cm2，光斑直径小于0.1mm，切缝保持0.2mm以内。
5.根据权利要求2所述的制备两维离散润湿集油增强功能表面的方法，其特征在于在需要制备与权利要求2中中离散亲油润湿性表面相反的图案时，需要在镀膜阶段就进行遮挡处理，即将滴加十七氟癸基三甲氧基硅烷液滴的小烧杯放在遮光板上部，在进行加热，同时将圆盘试样与遮光板贴合，实现气相沉积时，保证只有图案部分暴露在空气中，便能够实现离散亲油相反的图案润湿性表面制备。
6.一种通过权利要求2-4中任一权利要求所述制备两维离散润湿集油增强功能表面方法制备的两维离散润湿集油增强功能表面，其特征在于其结构为在经过强酸溶剂刻蚀过的基底上利用低表面能材料——十七氟癸基三甲氧基硅烷镀有一层疏油层，使得接触角能够具有疏油性能，并且疏油层的接触角达到110°-120°，在疏油层上利用紫外光刻技术上改性刻蚀掉疏油层而制备有平铺或阵列式分布的网状孔结构的亲油区，所述亲油区能够锁住润滑油，使润滑油在制备的两维离散润湿集油增强功能表面形成由密集平铺或阵列式的油点形成的均匀润滑油膜，所述亲油区接触角小于15°。
7.根据权利要求6所述的两维离散润湿集油增强功能表面，其特征在于所述网状孔结构的亲油区的孔为圆形孔或倾斜45°的方形孔，并且上述孔阵列式或平铺式分布，圆孔半径r为60-120μm，每一圆孔与横向和纵向相邻圆孔的圆心距均为200-300μm，方形孔的长为150-300μm，宽为50-150μm，每一方形孔与相邻纵向方形孔的中心距为200-400μm，每一方形孔与相邻横向方形孔的中心距为100-200μm。
8.一种通过权利要求2-4中任一权利要求所述制备两维离散润湿集油增强功能表面方法制备的两维离散润湿集油增强功能表面，其特征在于：在成膜实验和摩擦磨损实验中，当普通表面与两维离散润湿集油增强功能表面的摩擦副相对运动时，张力驱动两侧的润滑剂向润滑轨道中央区迁移，两维离散润湿集油增强功能表面除增强润滑剂向润滑轨道中央迁移外，同时由于局部疏油区的反润湿作用，润滑剂在离散的亲油区形成网状分布或液滴分布，并且面体比能够满足润滑需要，能够抵抗包括离心力在内的惯性力的作用。
9.一种通过权利要求2-4中任一权利要求所述制备两维离散润湿集油增强功能表面方法制备的两维离散润湿集油增强功能表面，其特征在于：在相同供油量和相同载荷条件下，随着运动速度的增加，两维离散润湿集油增强功能表面能够使润滑油膜维持稳定厚度，在80km/h内的低速段，两维离散润湿集油增强功能表面的润滑膜厚度比普通润滑轨道表面的油膜厚8-12nm，在80km/h-120km/h的运动速度下两者膜厚差别增加，最大达到50nm。
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