CN109957131A - 疏水膜 - Google Patents

Abstract

一种疏水膜，包括一柔性衬底；一疏水层，所述疏水层包括一基底以及设置于该基底表面上的图案化的凸起，所述疏水层设置于所述柔性衬底的表面。

Description

疏水膜

技术领域

本发明涉及一种疏水结构，尤其涉及一种疏水膜。

背景技术

疏水结构在现实生活中有重要的应用，如窗户、镜子等。现有的疏水窗户是在玻璃上直接刻蚀形成疏水槽达到疏水的目的。当所述疏水窗户的疏水性能减弱或所述疏水槽损坏时，往往需要更换玻璃，但是更换玻璃比较费时费力以及增加成本。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种能够更换的疏水膜。

一种疏水膜，包括一柔性衬底；一疏水层，所述疏水层包括一基底以及设置于该基底表面上的图案化的凸起，所述疏水层设置于所述柔性衬底的表面。

与现有技术相比，本发明所提供的疏水膜具有以下优点，第一，采用柔性衬底制备得到的疏水膜具有一定的柔韧性，可设置在曲面上并与曲面贴合。第二，所制备的疏水层表面的纳米结构的图案化的凸起可以提高疏水膜的疏水性能。第三，所述柔性衬底远离疏水层的表面设置一粘结剂层和一保护层，便于储存和使用。第四，所述疏水膜还可以进行通电加热实现加热除冰/霜/雾/雨。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的疏水膜的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的疏水膜沿II-II方向的剖视图。

图3为本发明第一实施例提供的疏水膜的表面设置粘结剂层的结构示意图。

图4为本发明第一实施例提供的疏水膜的制备方法流程图。

图5为图4的碳纳米管复合结构的沿线V-V的截面图。

图6为本发明第一实施例采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图7为本发明第一实施例采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图8为本发明第一实施例采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图9为本发明第一实施例提供的碳纳米管复合结构的扫描电镜照片。

图10为本发明第一实施例提供的碳纳米管复合结构的包覆三氧化二铝层的单根碳纳米管的扫描电镜照片。

图11为本发明第一实施例提供的疏水膜的扫描电镜照片。

图12为本发明第一实施例提供的疏水膜的性能测试图。

图13为本发明第二实施例提供的疏水膜的结构示意图。

图14为本发明第三实施例提供的疏水膜的结构示意图。

图15为本发明第四实施例提供的疏水膜的结构示意图。

主要元件符号说明

粘结剂层	13
		保护层	130
疏水膜	14，24，34，44
		柔性衬底	15，45
疏水预制层	16
		表面	160
疏水层	17
		基底	170
图案化的凸起	172
		孔洞	176
碳纳米管结构	110
		纯碳纳米管结构	111
碳纳米管复合结构	112
		预制层	114
微孔	116
		加热层	240
第一电极	18
		第二电极	19

具体实施方式

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

参见图1和图2，本发明提供一种疏水膜14，该疏水膜14包括一柔性衬底15和一疏水层17，所述疏水层17设置于所述柔性衬底15的表面，所述疏水层17包括一基底170以及设置于该基底170表面上的图案化的凸起172。

参见图1(A)和图2(A)，所述图案化的凸起172可以包括多个凸条，所述多个凸条交叉设置形成网状结构，所述多个凸条的交叉处为一体结构，从而定义多个孔洞176。参见图1(B)和图2(B)，所述图案化的凸起172也可以包括多个凸块，所述多个凸块间隔设置呈二维阵列，从而定义多个凹槽177。本实施例以图1(A)和图2(A)为例进行说明。

请一并参见图3，所述疏水膜14可以通过透明的粘结剂层13设置于需要疏水的物体的表面(图未示)。因此所述疏水膜14可以随时更换，当所述疏水膜14受到损坏时，可以仅更换疏水膜14而不需要更换整个物体，进而可以节约成本。

所述柔性衬底15为一柔性透明薄膜，该柔性衬底15可以赋予所述疏水膜14一定的柔韧性，进而可以将所述疏水膜14贴合于曲面上。具体地，该柔性衬底15的材料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等。本实施例中，所述柔性衬底15的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。所述柔性衬底15的形状、大小及厚度不限，可根据需要选择。本实施例中，所述柔性衬底15的形状为一矩形，厚度为600纳米-8毫米，优选地，所述厚度为800纳米-800微米，更优选地，所述厚度为60微米-300微米。

所述疏水层17包括一基底170及设置在该基底170上的图案化的凸起172，且所述图案化的凸起172设置在所述基底170远离柔性衬底15的表面上。所述图案化的凸起172可包括多个凸条交叉设置形成网状结构，从而定义多个孔洞176。所述多个凸条的交叉处为一体结构。所述图案化的凸起172也可包括多个凸块呈阵列式排布，该多个凸块间的凹槽交叉呈网状分布。

所述基底170的形状不限，只需具有两个相对设置的表面即可。所述基底170的大小不限，厚度为70纳米-280纳米。优选地，该基底170的厚度为120纳米-180纳米。当所述基底170的厚度太薄，如小于50纳米，会增加制作工艺的难度，而且降低疏水膜14的机械强度，影响疏水膜14的使用寿命；当所述基底170的厚度太厚，如大于300纳米，会使得所述疏水膜14整体柔韧度降低。所述基底170与所述图案化的凸起172可以是材料相同的一体结构，也可以是材料不同的多层结构。所述基底170与所述图案化的凸起172的材料可为二氧化硅、氮化硅等绝缘材料，或氮化镓、砷化镓等半导体材料。本实施例中，所述基底170与所述图案化的凸起172是由二氧化硅形成的一体结构。所述图案化的凸起172设置在所述基底170远离柔性衬底15的表面上。

本发明所述图案化的凸起172包括多个凸条，定义一部分沿着第一方向延伸的凸条为第一凸条，另一部分沿着第二方向延伸的凸条为第二凸条。所述第一方向和第二方向的夹角大于0度小于等于90度，优选地，大于等于30度。所述多个第一凸条基本平行，且所述多个第二凸条基本平行。本发明的凸条基本平行的特征是由于其制备方法中采用的碳纳米管掩模中碳纳米管的延伸方向基本平行的特征决定的。每个凸条的长度不限，每个凸条的宽度为25纳米-600纳米，优选地，每个凸条的宽度为30纳米-135纳米；高度为75纳米-800纳米，优选地，为80纳米-400纳米；平行且相邻的凸条之间的间距为15纳米-800纳米，优选地，所述间距为30纳米-350纳米。因此，所述孔洞176的开口尺寸为15纳米-800纳米，优选地，所述开口尺寸为30纳米-350纳米。更优选地，每个凸条的宽度为50纳米-80纳米，高度为220纳米-300纳米，间距为45纳米-60纳米。本实施例中，所述多个第一凸条垂直于多个第二凸条。所述凸条从所述基底170的一边延伸至另一边。所述凸条的高度为250纳米。所述图1(A)所示的图案化的凸起172与图1(B)所示的图案化的凸起172的结构互补。

请一并参阅图4和图5，本发明第一实施例提供一种制备上述疏水膜14的方法，其包括以下步骤：

步骤S11，在一柔性衬底15上设置一疏水预制层16；

步骤S12，提供一具有多个微孔116的碳纳米管结构110，该碳纳米管结构110包括多个交叉设置的碳纳米管；

步骤S13，将所述碳纳米管结构110设置于所述疏水预制层16的一表面160上，从而使所述疏水预制层16的表面160部分暴露；

步骤S14，以该碳纳米管结构110为掩模干法刻蚀所述疏水预制层16，从而得到一具有图案化的凸起172的疏水层17，且该图案化的凸起172包括多个交叉设置的凸条；

步骤S15，去除所述碳纳米管结构110。

在步骤S11中，所述疏水预制层16的材料可为二氧化硅、氮化硅等绝缘材料，或硅、氮化镓、砷化镓等半导体材料。所述疏水预制层16直接设置于所述柔性衬底15的表面上。本实施例中，所述疏水预制层16通过等离子化学气相沉积法形成于所述柔性衬底15的表面。可以理解，在所述柔性衬底15上形成该疏水预制层16的方法不限于此，任何可将该疏水预制层16设置于所述柔性衬底15的方法都可以。

在步骤S12中，所述碳纳米管结构110包括多个有序排列的碳纳米管，从而形成多个开口，该多个开口从所述碳纳米管结构110的厚度方向贯穿所述碳纳米管结构110。所述开口可以为微孔或间隙。所述尺寸是指所述微孔的孔径或所述间隙的宽度方向的间距。所述开口的尺寸为2纳米-500微米、或20纳米-60微米、或80纳米-5微米、或200纳米-1.5微米。所述碳纳米管结构110可以为纯碳纳米管结构111或碳纳米管复合结构112。所述纯碳纳米管结构111指碳纳米管结构110中仅包括多个碳纳米管，不包括其它成分。所述碳纳米管复合结构112包括一纯碳纳米管结构111以及一包覆于该纯碳纳米管结构111表面的预制层114。所述预制层114包覆于该多个碳纳米管的表面。优选地，所述预制层114包覆于每个碳纳米管的整个表面。所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述碳纳米管平行于所述纯碳纳米管结构111的表面。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米-10纳米，双壁碳纳米管的直径为1.0纳米-15纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米-500纳米。所述碳纳米管的长度大于50微米。优选地，该碳纳米管的长度为200微米-900微米。

所述纯碳纳米管结构111包括多个有序排列且交叉设置的碳纳米管从而形成多个微孔，所述预制层114包覆于该多个碳纳米管的表面。优选地，所述预制层114包覆于每个碳纳米管的整个表面。所述多个碳纳米管通过范德华力紧密连接从而使该纯碳纳米管结构111及碳纳米管复合结构112形成一自支撑结构。所谓自支撑结构是指该结构可以无需一支撑体而保持一特定的膜状结构。因而，所述碳纳米管复合结构112具有自支撑性而可部分悬空设置。

所述纯碳纳米管结构111包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线或其组合。所述碳纳米管膜包括多个均匀分布的碳纳米管。该碳纳米管膜中的多个碳纳米管沿一个方向延伸，该多个碳纳米管组成多个碳纳米管束，所述碳纳米管的延伸方向平行于所述碳纳米管膜的表面。具体地，该碳纳米管膜可包括一碳纳米管拉膜。该碳纳米管线可以为一非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。当所述纯碳纳米管结构111包括多个碳纳米管线时，该多个碳纳米管线相互平行间隔且呈一定角度交叉排列而形成一层状的碳纳米管结构。该层状的碳纳米管结构包括多个微孔，该微孔为一贯穿该层状的碳纳米管结构的厚度方向的通孔。该微孔的尺寸为1纳米-0.5微米。

请参阅图6，具体地，该碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管束。该多个碳纳米管束通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管束包括多个相互平行的碳纳米管，该多个相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。该碳纳米管束的直径为10纳米-200纳米，优选的，10纳米-100纳米。该碳纳米管拉膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列。所述碳纳米管拉膜包括多个微孔。该微孔为一贯穿该层状的碳纳米管结构的厚度方向的通孔。该微孔可为孔隙和/或间隙。当所述纯碳纳米管结构111仅包括单层碳纳米管拉膜时，该碳纳米管拉膜中相邻的碳纳米管片段之间具有间隙，其中，该间隙的尺寸为1纳米-0.5微米。可以理解，在由多层碳纳米管拉膜组成的纯碳纳米管结构111中，相邻两个碳纳米管拉膜中的碳纳米管的排列方向有一夹角α，且0°＜α≤90°，从而使相邻两层碳纳米管拉膜中的碳纳米管相互交叉组成一网状结构，该网状结构包括多个孔隙，该多个孔隙均匀且规则分布于纯碳纳米管结构111中，其中，该孔隙直径为1纳米-0.5微米。所述碳纳米管拉膜的厚度为0.01微米-100微米。所述碳纳米管拉膜可以通过拉取一碳纳米管阵列直接获得。所述碳纳米管拉膜的结构及其制备方法请参见范守善等人于2007年2月9日申请的，于2010年5月26日公告的第CN101239712B号中国公告专利“碳纳米管薄膜结构及其制备方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。

请参阅图7，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿该非扭转的碳纳米管线长度方向排列的碳纳米管。具体地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米-100微米。该非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管拉膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管拉膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管拉膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转的碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。

所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图8，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋排列的碳纳米管。具体地，该扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米-100微米。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。

所述碳纳米管线状结构及其制备方法请参见范守善等人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司，以及于2005年12月16日申请的，于2009年6月17日公告的第CN100500556C号中国公告专利申请“碳纳米管丝及其制作方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。

本实施例中用碳纳米管复合结构112作掩模，其中所述纯碳纳米管结构111为两层垂直交叉设置的碳纳米管拉膜，所述碳纳米管拉膜直接从生长好的碳纳米管阵列拉取得到，该纯碳纳米管结构111中的多个碳纳米管通过范德华力首尾相连且沿同一方向排列。

所述预制层114的材料可为金、镍、钛、铁、铝、铬等金属、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化铪等金属氧化物、或者金属硫化物等中的至少一种。可以理解，所述预制层114的材料不限于上述列举材料，还可以为二氧化硅等非金属氧化物、碳化硅等非金属碳化物或氮化硅等非金属氮化物等，只要可以物理性的沉积于所述纯碳纳米管结构111的表面，且在后续的刻蚀所述疏水预制层16过程中不被刻蚀即可。所述物理性的沉积是指所述预制层114不与所述纯碳纳米管结构111发生化学反应，而是通过范德华力与所述纯碳纳米管结构111紧密结合，并附于所述纯碳纳米管结构111中碳纳米管的表面。所述预制层114的厚度不限，可为5纳米～150纳米。为了得到纳米级尺寸的纳米线阵列，以及避免所述纯碳纳米管结构111中的微孔过多的被所述预制层114覆盖，所述预制层114的厚度优选为8纳米～45纳米。所述碳纳米管复合结构112的微孔116孔径小于所述纯碳纳米管结构111中的微孔孔径。

所述碳纳米管复合结构112可以通过以下方法制备：首先，将所述纯碳纳米管结构111至少部分悬空设置；然后，在所述纯碳纳米管结构111表面沉积预制层114。

所述纯碳纳米管结构111具有相对的两个表面，所述纯碳纳米管结构111可通过一框架固定，位于框架内部的部分悬空设置，从而使得纯碳纳米管结构111充分暴露，以利于后续的在纯碳纳米管结构111相对的两个表面同时形成所述预制层114。所述框架为一中空的结构，具有一通孔。所述纯碳纳米管结构111的边缘可固定于所述框架中，位于中间的部分通过所述通孔暴露出来且悬空设置。通过所述框架，使得所述纯碳纳米管结构111的边缘能够牢固的固定，并保持位于通孔位置处的纯碳纳米管结构111充分暴露。本实施例中，所述框架为一“口”字形的边框，所述纯碳纳米管结构111的边缘通过所述边框固定。可以理解，所述纯碳纳米管结构111悬空设置的方式也可以为其他手段，比如金属网栅、具有中空结构的环状体等，只要实现使该纯碳纳米管结构111悬空即可。可通过电子束蒸镀法将所述预制层114沉积于所述纯碳纳米管结构111的表面。可以理解，所述沉积的方法不限于上述列举的方法，还可以为磁控溅射法、原子层沉积法等气相沉积法，只要保证所述预制层114在沉积的过程中不破坏所述纯碳纳米管结构111的形态和结构即可。

由于所述纯碳纳米管结构111悬空设置，因而所述纯碳纳米管结构111的两个表面均被所述预制层114覆盖。具体的，该预制层114包覆所述纯碳纳米管结构111中多个碳纳米管的至少部分表面。所述纯碳纳米管结构111包括多个微孔结构，可以理解，所述微孔结构中也可分布有所述预制层114。所述纯碳纳米管结构111中的碳纳米管与所述预制层114紧密结合，形成一整体的碳纳米管复合结构112。其中，所述纯碳纳米管结构111对所述预制层114起到支撑作用。所述碳纳米管复合结构112包括多个微孔116。所述微孔116为贯穿所述碳纳米管复合结构112的厚度方向的凹陷空间，该凹陷空间可为间隙或者微孔。

本实施例中，通过电子束蒸镀法在所述纯碳纳米管结构111的表面设置预制层114得到所述碳纳米管复合结构112，所述预制层114的材料为氧化铝，所述预制层114的厚度为5纳米。所述纯碳纳米管结构111中的每个碳纳米管被所述预制层114完全包覆。参见图9，为本实施例采用的碳纳米管复合结构112的扫描电镜照片。请参阅图10，为本实施例采用的碳纳米管复合结构112中包覆氧化铝层的单根碳纳米管的扫描电镜照片。

在步骤S13中，所述碳纳米管复合结构112可以直接设置于所述疏水预制层16的表面160。具体的，可先将所述框架和所述碳纳米管复合结构112一起转移至所述疏水预制层16的表面160，再移除所述框架。由于所述碳纳米管复合结构112具有多个微孔116，因而所述疏水预制层16的表面160部分通过该多个微孔116暴露出来。所述碳纳米管复合结构112与所述疏水预制层16的表面160之间并非完全紧密接触，部分的碳纳米管复合结构112与所述疏水预制层16的表面160之间可能存在空气。

将所述碳纳米管复合结构112设置于所述疏水预制层16的表面160之后，进一步还可以包括一通过溶剂对所述碳纳米管复合结构112进行处理，使所述碳纳米管复合结构112贴附在所述疏水预制层16的表面160的步骤。当向所述碳纳米管复合结构112的表面滴加溶剂，所述溶剂会浸润所述碳纳米管复合结构112，软化所述碳纳米管复合结构112，并将所述碳纳米管复合结构112与所述疏水预制层16的表面160之间的空气排出。当所述溶剂被去除后，所述碳纳米管复合结构112与所述疏水预制层16的表面160的表面形成紧密的接触。所述溶剂可为水、有机溶剂等。所述有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷及氯仿。本实施例中，所述溶剂为乙醇，通过将所述乙醇滴加于所述碳纳米管复合结构112的表面，然后自然风干，使得所述碳纳米管复合结构112紧密贴附于所述疏水预制层16的表面160。

在步骤S14中，所述干法刻蚀是指通入一气体在电场作用下得到一等离子体，该等离子体可与被刻蚀物质发生反应而得到挥发性物质，比如：反应性离子刻蚀(RIE)、电感耦合等离子体刻蚀(ICPE)。本实施例中，通过反应性离子刻蚀法刻蚀所述被暴露的疏水预制层16的表面160。具体的，通过向一等离子体系统通入一气体，所述气体可以为氧气、氯气、氢气、氯气、氩气、四氟化碳等。所述气体不限于上述列举气体，只要该气体可与疏水预制层16发生反应即可。优选的，采用氯气和氩气的反应性离子刻蚀法刻蚀所述疏水预制层16，其中，所述等离子体系统的功率是20瓦～70瓦，氯气等离子体的通入速率为10标况毫升每分钟(standard-state cubic centimeter per minute，sccm)，氩气等离子体的通入速率为40sccm，形成的气压为2帕，刻蚀时间为10秒～400秒。通过反应性离子刻蚀法刻蚀被暴露的疏水预制层16的部分表面，由于等离子体充分与疏水预制层16反应，故，该过程反应时间短，效率较高。

在刻蚀所述疏水预制层16的过程中，所述刻蚀气体与被暴露的疏水预制层16的部分发生化学反应，而并不与所述碳纳米管复合结构112的预制层114发生化学反应或者与预制层114发生化学反应的速度和程度远远小于刻蚀气体与疏水预制层16发生的化学反应。即，所述碳纳米管复合结构112起到掩模的作用。所述刻蚀气体与疏水预制层16的材料以及预制层114的材料可参见下表1。

表1刻蚀气体与疏水预制层的材料、预制层的材料的对应表

编号	疏水预制层的材料	预制层的材料	刻蚀气体
				1	SiO<sub>2</sub>	Al、Cr、Fe、Ti、Ni、或Au中的一种	CF<sub>4</sub>
2	SiN<sub>x</sub>	Al、Cr、Fe、Ti、Ni、或Au中的一种	CF<sub>4</sub>
				3	GaN	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Cl<sub>2</sub>和Ar<sub>2</sub>

在刻蚀的过程中，由于选择的刻蚀气体与预制层114不发生化学反应，而是与疏水预制层16发生化学反应，因而被暴露的疏水预制层16的表面会逐渐被刻蚀，而该疏水预制层16被所述碳纳米管复合结构112覆盖的表面不会有变化。并且，由于所述碳纳米管复合结构112与所述疏水预制层16的表面紧密结合，因而该疏水预制层16被所述碳纳米管复合结构112覆盖的表面所形成的图形，与所述碳纳米管复合结构112悬空时向所述疏水预制层16的正向投影所形成的图形一致。即最后得到的图案化的凸起172的整体图案与所述碳纳米管复合结构112的整体图案基本相一致。所述疏水预制层16被刻蚀后即得到疏水层17。

本实施例中，采用多层交叉的碳纳米管拉膜，通过改变相邻的碳纳米管拉膜的交叉角度可以得到具有不同图案的图案化的凸起172。当采用正向交叉的碳纳米管拉膜作为碳纳米管结构时，得到的所述图案化的凸起172包括多个沿两个垂直方向交叉排列的凸条。

所述图案化的凸起172的凸条为类条状或条状结构。所述凸条的宽度为25纳米-600纳米，优选地，所述凸条宽度为30纳米-135纳米。在垂直于碳纳米管的延伸方向上相邻的两个宽度之间的间距为15纳米-800纳米，优选地，所述间距为30纳米-200纳米。所述图案化的凸起172的凸条在垂直于所述疏水预制层16的表面的方向上的尺寸定义为凸条的高度。所述凸条的高度不限，可根据具体刻蚀的时间而定，可为75纳米-800纳米，优选地，为80纳米-400纳米。所述多个凸条相互垂直交叉分布呈一网状结构。本实施例中，所述凸条的宽度为30纳米-80纳米，间距为40纳米-80纳米，高度为120纳米-300纳米。

参见图11，由于所述碳纳米管复合结构112中的碳纳米管包覆预制层114之后复合结构的直径、间距均在纳米级范围，因此，制备得到的图案化的凸起172的凸条宽度和间距也在纳米级范围。因此，所述疏水层17表面的图案化的凸起172和多个孔洞176均为纳米结构。所述疏水层17表面上相邻凸条的间距和相邻孔洞176的间距均为几十纳米，因此，大大提高了所述疏水层17表面的纳米结构的密度，从而提高了疏水性能。例如，当相邻凸条的间距和相邻孔洞176的间距均为25纳米，在1微米的宽度范围内，所述凸条和孔洞176的数量均为40。而现有技术中，微结构的制备通常采用光刻技术，由于受到分辨率限制，凸起和孔洞的纳米结构尺度难以全部控制在几十纳米范围内。请一并参见图12，其中W和D分别代表静态接触角和动态滚动角。

在步骤S15中，去除碳纳米管复合结构112的方法不限，可为超声法、撕除法、氧化法等。本实施例中，采用超声法去除所述碳纳米管复合结构112。具体地，将带有所述碳纳米管复合结构112的疏水层17置于一N-甲基吡咯烷酮的溶液中超声数分钟，由于N-甲基吡咯烷酮的极性较大，因而可容易将所述碳纳米管复合结构112与疏水层17分离。

本发明提供的疏水膜14的制备方法具有以下优点：采用柔性衬底15制备得到的疏水膜14具有一定的柔韧性，可设置在曲面上并与曲面贴合；所制备的疏水层17中纳米结构的网络凸条可以提高疏水膜14的疏水性能。而且，采用碳纳米管结构作为骨架，碳纳米管结构具有多个微孔，因而得到的掩模层也相应的具有多个微孔，该方法可轻易的实现图案化的掩模层。该制备方法简单、效率高，且易于产业化。

参见图13，本发明第二实施例提供一种疏水膜24，所述疏水膜24包括一柔性衬底15；一疏水层17，所述疏水层17包括一基底170以及设置于该基底170表面上的图案化的凸起172，所述图案化的凸起172包括多个凸条，所述多个凸条交叉设置形成网络结构，从而定义多个孔洞176；一粘结剂层13，所述粘结剂层13设置于所述柔性衬底15远离该疏水层17的表面；一保护层130，所述保护层130设置于所述粘结剂层13远离所述柔性衬底15的表面。

本发明第二实施例提供的疏水膜24与本发明第一实施例提供的疏水膜14基本相同，其区别在于，本发明第二实施例提供的疏水膜24进一步包括一粘结剂层13以及一保护层130。这样在使用时可以直接去除保护层130直接在需要疏水的物体的表面贴膜，避免在使用时临时在需要疏水的物体的表面设置粘结剂层13，便于储存和使用。

参见图14，本发明第三实施例提供一种疏水膜34，所述疏水膜34包括一柔性衬底15；一疏水层17，所述疏水层17包括一基底170以及设置于该基底170表面上的图案化的凸起172，所述图案化的凸起172包括多个凸条，所述多个凸条交叉设置形成网络结构，从而定义多个孔洞176；一加热层240，所述加热层240设置于所述柔性衬底15远离该疏水层17的表面；一第一电极18和一第二电极19，所述第一电极18及第二电极19间隔设置并与所述加热层240电连接；一粘结剂层13，所述粘结剂层13设置于所述柔性衬底15远离该疏水层17的表面；一保护层130，所述保护层130设置于所述粘结剂层13远离所述柔性衬底15的表面。

本发明第三实施例提供的疏水膜34与本发明第二实施例提供的疏水膜24基本相同，其区别在于，本发明第三实施例提供的疏水膜34进一步包括一第一电极18及一第二电极19和一加热层240，该第一电极18及第二电极19间隔设置并与所述加热层240电连接。所述柔性衬底15和所述疏水层17具有良好的导热性能。所述加热层240可以为透明导电层，如氧化铟锡(ITO)、碳纳米管层，本发明实施例中，所述加热层240为碳纳米管层。

所述第一电极18和第二电极19由透明导电材料组成，该第一电极18和第二电极19为长条形，该第一电极18和第二电极19的厚度为0.5纳米～100微米。该第一电极18和第二电极19的材料可以为金属、合金、铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、导电银胶、导电聚合物或导电性碳纳米管等。该金属或合金材料可以为铝、铜、钨、钼、金、钛、钕、钯、铯或其任意组合的合金。本实施例中，所述第一电极18和第二电极19的材料为铟锡氧化物，第一电极18及第二电极19为透明电极。

由于碳纳米管层本身有很好的粘附性，故第一电极18和第二电极19可以直接与所述碳纳米管层粘附在一起。当然，所述第一电极18和第二电极19也可通过一导电粘结剂(图未示)设置于该碳纳米管层的表面上，导电粘结剂在实现第一电极18和第二电极19与所述碳纳米管层电接触的同时，还可以将所述第一电极18和第二电极19更好地固定于碳纳米管层的表面上。可以理解，第一电极18和第二电极19的结构和材料均不限，其设置目的是为了使所述碳纳米管层中流过电流。因此，所述第一电极18和第二电极19只需要导电，并与所述碳纳米管层之间形成良好的电接触都在本发明的保护范围内。

使用时，将第一电极18和第二电极19连接到电源，通过给所述第一电极18和第二电极19通电，那么在第一电极18和第二电极19之间形成相同的电势差，由于所述碳纳米管层与所述第一电极18和第二电极19电连接，该碳纳米管层被加热，该热量可以快速传递至疏水层17，从而升温将形成于疏水膜24表面的水除去。由于碳纳米管具有良好的导电性能，热稳定性以及较高的电热转换效率，从而本第三实施例中的疏水膜34也具有较高的电热转换效率。

所述疏水膜34也可以应用于汽车玻璃，由于下雨时，即使汽车玻璃具有疏水功能，但是水珠滚落的速度有限，雨点是连续落在玻璃上，靠自然滚落仍会阻挡视线。使用带加热功能的疏水玻璃可以起到双重作用，一方面可以避免水在玻璃上连成一片，另一方面将来不及滚落的水珠通过加热的功能蒸发掉。

本发明第三实施例提供的疏水膜34具有以下优点：第一，所述疏水膜34包括一加热层240，通过给该加热层240通电的方式实现加热除冰/霜/雾/雨。第二，由于碳纳米管层具有良好的导电性能以及热稳定性，具有比较高的电热转换效率，从而所述疏水膜24也具有较高的电热转换效率。第三，碳纳米管层为透明膜，不影响视觉效果，当使用透明导电膜作为第一电极18及第二电极19的时候，整体上是一个全透明的结构，可以应用于汽车的各个车窗，并不局限于汽车后窗。

此外，所述碳纳米管层可以防止玻璃爆碎，伤及他人；该碳纳米管层还可以挡光，提供一个隐秘的空间；而且该碳纳米管层还能吸收红外线，防止红外线照射到屋内，起到隔热的作用，给屋内的人提供一个舒适的环境。

参见图15，本发明第四实施例提供一种疏水膜44，所述疏水膜44包括一柔性衬底45、一疏水层17、一第一电极18和一第二电极19。所述疏水层17包括一基底170以及设置于该基底170表面上的图案化的凸起172；所述图案化的凸起172包括多个凸条，所述多个凸条交叉设置形成网络结构，从而定义多个孔洞176。该柔性衬底45具有导电导热性能；所述第一电极18及第二电极19间隔设置并与所述柔性衬底45电连接；一粘结剂层13，所述粘结剂层13设置于所述柔性衬底15远离该疏水层17的表面；一保护层130，所述保护层130设置于所述粘结剂层13远离所述柔性衬底15的表面。

本发明第四实施例所提供的疏水膜44与本发明第二实施例提供的疏水膜24结构基本相同，其区别在于，本发明第四实施例提供的疏水膜44中，所述柔性衬底45具有导电导热性能。所述柔性衬底45包括一高分子基体以及分散到该高分子基体中的碳纳米管结构，所述碳纳米管结构包括多个沿同一方向择优取向排列或沿不同方向择优取向排列的碳纳米管。由于高分子基体可以消除碳纳米管结构中的碳纳米管之间的短路现象，使碳纳米管结构的电阻呈较好的线性关系。

可以理解，本发明实施例提供的疏水膜并不仅限于在汽车玻璃内应用，还可以应用于建筑玻璃，以及其他需要疏水功能的领域。

本发明实施例的疏水膜具有以下优点：第一，采用柔性衬底制备得到的疏水膜具有一定的柔韧性，可设置在曲面上并与曲面贴合。第二，所制备的疏水层表面的纳米结构的图案化的凸起可以提高疏水膜的疏水性能。第三，所述疏水膜还可以进行通电加热实现加热除冰/霜/雾/雨。

上述各实施例是对本发明内容作进一步说明，不应理解为本发明的范围仅限于上述实施例，凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明保护的范围。另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种疏水膜，包括：

一柔性衬底；

一疏水层，所述疏水层设置于所述柔性衬底的表面，所述疏水层包括一基底以及设置于该基底表面上的图案化的凸起。

2.如权利要求1所述的疏水膜，其特征在于，所述图案化的凸起包括多个凸条，所述多个凸条交叉设置形成网络结构，从而定义多个孔洞。

3.如权利要求1所述的疏水膜，其特征在于，所述多个凸条包括多个沿第一方向延伸的第一凸条和多个沿第二方向延伸的第二凸条，所述第一方向和第二方向的夹角大于等于30度小于等于90度，每个凸条的宽度为25纳米-600纳米，高度为75纳米-800纳米，且相邻的两平行凸条之间的间距为15纳米-800纳米。

4.如权利要求1所述的疏水膜，其特征在于，所述图案化的凸起包括多个凸块，所述多个凸块间隔设置呈二维阵列，从而定义多个凹槽。

5.如权利要求1所述的疏水膜，其特征在于，所述所述基底与所述图案化的凸起是材料相同的一体结构，所述基底和图案化凸起的材料为绝缘材料或半导体材料中的一种。

6.如权利要求1所述的疏水膜，其特征在于，进一步包括一粘结剂层设置于所述柔性衬底远离所述疏水层的表面，以及一保护层设置于所述粘结剂层远离所述柔性衬底的表面。

7.如权利要求1所述的疏水膜，其特征在于，进一步包括一加热层，所述加热层设置于所述柔性衬底远离该疏水层的表面；以及一第一电极和一第二电极，所述第一电极及第二电极间隔设置并与所述加热层电连接。

8.如权利要求7所述的疏水膜，其特征在于，所述加热层为氧化铟锡膜或碳纳米管层中的一种。

9.如权利要求1所述的疏水膜，其特征在于，所述柔性衬底具有导电导热性能，以及进一步包括一第一电极和一第二电极，所述第一电极及第二电极间隔设置并与所述柔性衬底电连接。

10.如权利要求9所述的疏水膜，其特征在于，所述柔性衬底包括一高分子基体以及分散到该高分子基体中的碳纳米管结构。