CN114031798A - 一种纳米网状疏液膜及其制备装置和制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纳米网状疏液膜及其制备装置和制备方法，纳米网状疏液膜包括其包括纳米网状结构以及浸润在所述纳米网状结构内部的氟基润滑油，其中所述纳米网状结构为沉积在一衬底上的含氟分子。本发明纳米网状结构加入氟基润滑油后，纳米网状结构的表面可排斥所有不含氟基的液体且细菌、细胞等生物材料均无法在其表面附着和生长，因为含氟的材料很难与不含氟的材料相结合，因此氟基的润滑油会排斥不含氟的其他液体，即其他材料无法附着，包括细菌细胞等，而由于无法吸附在表面，细菌细胞便无法生长；本发明纳米网状疏液膜可低成本大面积制备且表面均一性好。

Description

一种纳米网状疏液膜及其制备装置和制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜材料领域，尤其涉及一种纳米网状疏液膜及其制备装置和制备方法。
背景技术
疏水/疏液薄膜在生活、工业中有广泛的应用，比如疏水涂层做冲锋衣，建筑外墙疏水可以自清洁等。传统的疏水有两种方法，一是在表面加一层含氟的涂层，优点是操作简单，但含氟的涂层通常价格昂贵且容易脱落；二是采用微纳米结构，优点是稳定，但通常制作费时费力。
故有必要设计一种新的疏液膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可低成本大面积制备且表面均一性好的一种纳米网状疏液膜及其制备装置和制备方法。
本发明提供一种纳米网状疏液膜，其包括纳米网状结构以及浸润在所述纳米网状结构内部的氟基润滑油，其中所述纳米网状结构是沉积在衬底上的含氟分子组成的。
进一步地，所述含氟分子是特氟龙粉末或特氟龙颗粒受热分解形成的小分子。
本发明还提供一种纳米网状疏液膜的制备装置，其包括加热槽、收容所述加热槽的真空腔室以及位于所述加热槽内的坩埚，衬底位于所述加热槽上方，纳米网状疏液膜的制备在所述坩埚内进行。
本发明还提供一种纳米网状疏液膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：真空加热特氟龙材料形成纳米网状结构；
S2：氟基润滑油加入步骤S1的纳米网状结构的里面并形成疏液膜。
进一步地，步骤S1的具体步骤如下：
S11：取特氟龙粉末或颗粒加入坩埚中；
S12：将坩埚置于加热槽内，衬底倒置放置于加热槽上方，对加热槽所处的腔室进行抽真空；
S13：加热坩埚，同时让衬底旋转起来，特氟龙粉末或颗粒挥发出含氟分子并就沉积在衬底上；
S14：当蒸镀到目标厚度或特氟龙材料挥发完全后，衬底的表面形成纳米网状结构。
进一步地，步骤S13中，坩埚加热至350-500℃之间。
进一步地，步骤S14还包括：停止加热和抽真空，往腔室内充入气体至可以打开腔室，取出带有纳米网状结构的衬底。
进一步地，步骤S2中，氟基润滑油通过旋涂的方法添加到纳米网状结构里。
本发明纳米网状结构加入氟基润滑油后，纳米网状结构的表面可排斥所有不含氟基的液体且细菌、细胞等生物材料均无法在其表面附着和生长，因为含氟的材料很难与不含氟的材料相结合，因此氟基的润滑油会排斥不含氟的其他液体，即其他材料无法附着，包括细菌细胞等，而由于无法吸附在表面，细菌细胞便无法生长；本发明纳米网状疏液膜可低成本大面积制备且表面均一性好；可长期保存氟基润滑油形成稳定排斥各种类型液体的表面；可有效降低生物材料的淤积效应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的实施例的纳米网状疏液膜的结构示意图；
图2是本发明的实施例的纳米网状疏液膜的纳米网状结构的形成过程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明一种纳米网状疏液膜，如图1所示，其包括纳米网状结构401以及浸润在纳米网状结构401(图1中的网格线为纳米网状结构401的示意图)内部的氟基润滑油402(图1中的网格线底部的灰色背景为氟基润滑油402的示意图)，其中纳米网状结构为沉积在一衬底30上的含氟分子11。
如图2所示，纳米网状疏液膜的制备装置，其包括加热槽9、收容加热槽9的真空腔室20以及位于加热槽9内的坩埚10，衬底30位于加热槽9的上方，纳米网状疏液膜的制备在坩埚10内进行。
含氟分子11是特氟龙粉末或特氟龙颗粒受热分解出的小分子，特氟龙粉末或特氟龙颗粒位于坩埚10内，坩埚10位于所述加热槽9内。
本发明还提供一种纳米网状疏液膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：真空加热特氟龙材料形成纳米网状结构401；
S2：氟基润滑油402加入步骤S1的纳米网状结构401里面并形成疏液膜40。
对于步骤S1，如图1所示，特氟龙材料为特氟龙粉末或特氟龙颗粒，特氟龙材料放入坩埚10内，其中坩埚是实验室中使用的一种杯状器皿，其用来对固体进行高温加热。
对特氟龙材料加热时，将坩埚10置于加热槽9内，对加热槽9所处的真空腔室20进行抽真空；当真空抽到一定程度时，加热坩埚10至350-500℃之间，同时让衬底30旋转起来以提高特氟龙材料的厚度均匀性。
步骤S1的具体步骤如下：
S11：根据需要沉积的厚度，称取一定量的特氟龙粉末或颗粒加入坩埚10中；
S12：将坩埚10置于加热槽9内，衬底30倒置放置于加热槽9上方，对加热槽9所处的真空腔室20进行抽真空；
S13：当真空抽到一定程度时，加热槽9连接电源12并加热坩埚10至350-500℃之间，同时让衬底30旋转起来以提高厚度均匀性，特氟龙粉末或颗粒加热至分解挥发出含氟分子就沉积在衬底30上；
S14：在蒸镀过程中含氟分子11沉积在衬底30的表面冷却沉积；当蒸镀到目标厚度或特氟龙材料挥发完全后，衬底30的表面形成纳米网状结构401，停止加热和抽真空，往腔室内充入气体至可以打开腔室，取出带有纳米网状结构的衬底。
对应步骤S2，通过旋涂的方法将氟基润滑油覆盖在纳米网状结构的表面，由于纳米网状结构是含氟，因此氟基润滑油可以通过毛细管作用进入纳米网状结构内部。由于氟基润滑油和含氟的纳米网状结构牢牢结合不会流失，因此可以形成长期稳定的疏液表面。
步骤S2中，氟基润滑油402通过旋涂的方法添加到纳米网状结构401里。通过控制旋涂时转速的大小，可控制添加入纳米网状结构401里的氟基润滑油402的用量
在本实施例中，衬底30可以是任何固体的东西，其作用即支撑上面的纳米网状结构和润滑油。
采用成熟的半导体加工技术，可一次性制备超过1平米的纳米网状结构；纳米网状结构的水溶液接触角在150°以上(当接触角超过150°时表面可定义为超疏水表面。超疏水表面可以有效降低液体的滑动阻力，可做到防污等效果)。
本发明纳米网状结构加入氟基润滑油后，纳米网状结构的表面可排斥所有不含氟基的液体且细菌、细胞等生物材料均无法在其表面附着和生长，因为含氟的材料很难与不含氟的材料相结合，因此氟基的润滑油会排斥不含氟的其他液体，即其他材料无法附着，包括细菌细胞等，而由于无法吸附在表面，细菌细胞便无法生长；本发明纳米网状疏液膜可低成本大面积制备且表面均一性好；可长期保存氟基润滑油形成稳定排斥各种类型液体的表面；可有效降低生物材料的淤积效应。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种纳米网状疏液膜，其特征在于，其包括纳米网状结构(401)以及浸润在所述纳米网状结构(401)内部的氟基润滑油(402)，其中所述纳米网状结构为沉积在一衬底(30)上的含氟分子(11)。
2.根据权利要求1所述的纳米网状疏液膜，其特征在于，所述含氟分子(11)是特氟龙粉末或特氟龙颗粒受热分解形成的小分子。
3.一种纳米网状疏液膜的制备装置，其特征在于，其包括加热槽(9)、收容所述加热槽(9)的真空腔室(20)以及位于所述加热槽(9)内的坩埚(10)，权利要求1所述的衬底(30)位于所述加热槽(9)上方，权利要求1的纳米网状疏液膜的制备在所述坩埚(10)内进行。
4.一种纳米网状疏液膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：真空加热特氟龙材料形成纳米网状结构；
S2：氟基润滑油加入步骤S1的纳米网状结构的里面并形成疏液膜。
5.根据权利要求4所述的纳米网状疏液膜的制备方法，其特征在于，步骤S1的具体步骤如下：
S11：取特氟龙粉末或颗粒加入坩埚中；
S12：将坩埚置于加热槽内，衬底倒置放置于加热槽上方，对加热槽所处的腔室进行抽真空；
S13：加热坩埚，同时让衬底旋转起来，特氟龙粉末或颗粒挥发出含氟分子沉积在衬底上；
S14：当蒸镀到目标厚度或特氟龙材料挥发完全后，衬底的表面形成纳米网状结构。
6.根据权利要求5所述的纳米网状疏液膜的制备方法，其特征在于，步骤S13中，坩埚加热至350-500℃之间。
7.根据权利要求5所述的纳米网状疏液膜的制备方法，其特征在于，步骤S14还包括：停止加热和抽真空，往腔室内充入气体至可以打开腔室，取出带有纳米网状结构的衬底。
8.根据权利要求4所述的纳米网状疏液膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，氟基润滑油通过旋涂的方法添加到纳米网状结构里。
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