CN116496646A - 一种超疏水光热涂层、其制备方法和应用 - Google Patents

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CN116496646A CN202210052383.1A CN202210052383A CN116496646A CN 116496646 A CN116496646 A CN 116496646A CN 202210052383 A CN202210052383 A CN 202210052383A CN 116496646 A CN116496646 A CN 116496646A
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Abstract

本发明涉及一种超疏水光热涂层、其制备方法和应用，超疏水光热涂层包括沉积在基材表面的蜡烛灰层、包覆在蜡烛灰层上的二氧化硅层以及由含氟硅烷自组装修饰在二氧化硅层的修饰层。本发明中的超疏水光热涂层具有抗细菌黏附性能和光热杀菌性能，其能够降低细菌的黏附数量并能够将光能转化为热能杀死黏附的细菌，既不会使细菌产生耐药性，也不会污染环境，此外，该超疏水光热涂层在阻止大量细菌黏附的基础上，仅需较低能耗即可杀死黏附的全部细菌；本发明中的超疏水光热涂层的制备方法简单、高效、普适性强；本发明中的超疏水光热涂层在光热杀菌中的应用能够有效降低杀菌所需能耗，经济环保。

Description

一种超疏水光热涂层、其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种超疏水光热涂层、其制备方法和应用。
背景技术
细菌在材料表面黏附以及随后形成生物被膜，可导致医疗器械感染和工业设备故障，对人类健康和工业生产构成巨大威胁。尤其是生物被膜在材料表面的形成，细菌的耐药性会增强，难以用常规的手段杀灭。在材料表面形成生物被膜前，赋予表面抗菌的功能能够有效阻止细菌感染。
超疏水表面能够形成空气层，从而减小细菌与表面的接触面积，有效阻止细菌的黏附。虽然超疏水表面能够阻止大部分细菌的黏附，但无法完全阻止细菌的黏附。少量细菌粘附于超疏水表面在营养充足的情况下仍然能够形成生物被膜，进而对人类健康和生产生活造成巨大危害。而具有杀菌功能的超疏水表面有望克服上述的缺点，实现长效的抗生物被膜效果。
目前，超疏水杀菌表面的主要制备方式是在超疏水表面固定接触型杀菌剂（例如季铵盐，阳离子聚合物等）或负载释放型杀菌剂（如金属离子，抗生素等药物）。杀菌组分的引入，赋予了超疏水表面更好的抗菌性能，这种具备杀菌功能的超疏水表面一方面能够阻止大量细菌的黏附，另一方面能够杀死表面黏附的细菌。即使在超疏水表面损失抗黏附的功能后，仍然具有抗菌的效果，比传统的单一功能阻止细菌黏附的超疏水表面更具有优势。然而接触型杀菌剂本身的杀菌机理与超疏水表面的抗细菌黏附功能是相互矛盾的；而释放型杀菌剂的持续释放可能会造成环境污染或细胞毒性，导致细菌的耐药性等问题，因此基于非杀菌剂的超疏水涂层的研究具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种超疏水光热涂层，其不仅能够阻止大量细菌的黏附，而且具有光热杀菌性能。
本发明的第二个目的是提供一种超疏水光热涂层的制备方法，该制备方法简单，普适性强。
本发明的第三个目的是提供一种超疏水光热涂层的应用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种超疏水光热涂层，其包括沉积在基材表面的蜡烛灰层、包覆在所述蜡烛灰层上的二氧化硅层以及由含氟硅烷自组装修饰在所述蜡烛灰层和/或所述二氧化硅层的修饰层。
优选地，所述超疏水光热涂层包括沉积在基材表面的蜡烛灰层、包覆在所述蜡烛灰层上的二氧化硅层以及由含氟硅烷自组装修饰在所述二氧化硅层的修饰层。
优选地，所述超疏水光热涂层的厚度为90~130 µm。
进一步优选地，所述蜡烛灰层的厚度为15~35 µm。
进一步优选地，所述二氧化硅层和所述蜡烛灰层的总厚度为90~130 µm。
进一步优选地，所述修饰层由含氟硅烷自组装修饰在所述二氧化硅层上，所述修饰层的厚度为纳米级。
进一步优选地，所述修饰含氟硅烷后的最终光热涂层的厚度为90~130 µm。
优选地，所述超疏水光热涂层在近红外光的照射下温度升高并能够杀死黏附于所述超疏水光热涂层的细菌。
优选地，所述超疏水光热涂层的接触角大于150°且滚动角小于10°。
本发明的第二个方面提供一种超疏水光热涂层的制备方法，包括如下步骤：（1）将基材置于燃烧着的蜡烛的火焰处，在所述基材表面沉积蜡烛灰层；（2）在所述蜡烛灰层上气相沉积二氧化硅得到二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层；（3）使含氟硅烷自组装在所述二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层得到所述超疏水光热涂层。
优选地，在所述步骤（2）结束后直接在所述二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层上进行所述含氟硅烷的自组装。
优选地，所述气相沉积包括将沉积有所述蜡烛灰层的所述基材置于密封的容器中，在所述容器中加入正硅酸乙酯和氨水，在40~80 ℃下在所述蜡烛灰层上沉积所述二氧化硅。
进一步优选地，所述容器中的所述正硅酸乙酯以及所述氨水分别设于不同的容纳腔中，所述容纳腔具有敞口结构。
优选地，所述正硅酸乙酯和所述氨水的投料体积比为1：（1~1.5）。
进一步优选地，所述正硅酸乙酯和所述氨水的投料体积比为1：1。
优选地，所述正硅酸乙酯投料体积与所述基材的面积比为1 ml：(0.1~2.5) cm2。
优选地，控制所述沉积的时间为12~24 h。
优选地，所述自组装包括使所述二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层置于含有所述含氟硅烷的有机溶剂中反应，所述含氟硅烷包括1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或者多种，所述有机溶剂包括无水甲苯、乙醇中的一种或多种。
进一步优选地，所述含氟硅烷与所述有机溶剂的投料体积比为（0.001~0.01）：1。
更进一步优选地，所述含氟硅烷与所述有机溶剂的投料体积比为（0.001~0.005）：1。
优选地，控制所述反应的时间为12~24 h。
优选地，控制所述反应的温度为25~35 ℃。
优选地，所述基材包括玻璃片、硅片、金片、不锈钢片中的任一种。
优选地，从下往上方向，使所述基材置于所述蜡烛的火焰的1/2~4/5处，移动所述基材使所述基材表面均匀沉积所述蜡烛灰层。
本发明的第三个方面提供一种超疏水光热涂层在光热杀菌中的应用。
优选地，所述超疏水光热涂层包括如上所述的超疏水光热涂层或者如上所述的制备方法制得的超疏水光热涂层。
进一步优选地，使所述超疏水光热涂层在近红外光的照射下杀灭细菌。
根据一些优选的实施方式，所述近红外光的光照强度为0.5~2 W/cm2。
进一步优选地，控制所述照射时间为2~10 min。
优选地，所述细菌包括革兰氏阴性菌和/或革兰氏阳性菌。
进一步优选地，所述革兰氏阴性菌包括绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌、痢疾杆菌、肺炎杆菌、布氏杆菌、流感(嗜血)杆菌、副流感(嗜血)杆菌、卡他(摩拉)菌、不动杆菌属、耶尔森菌属、嗜肺军团菌、百日咳杆菌、副百日咳杆菌、志贺菌属、巴斯德菌属、霍乱弧菌、副溶血性杆菌、类志贺吡邻单胞菌中的一种或者多种。
进一步优选地，所述革兰氏阳性菌包括葡萄球菌、链球菌、肺炎双球菌、炭疽杆菌、白喉杆菌、破伤风杆菌中的一种或多种。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明中的超疏水光热涂层具有抗细菌黏附性能和光热杀菌性能，其能够降低细菌的黏附数量并能够将光能转化为热能杀死表面黏附的细菌，既不会使细菌产生耐药性，也不会污染环境，此外，该超疏水光热涂层在阻止大量细菌黏附的基础上，仅需较低能耗即可杀死表面黏附的全部细菌；
本发明中的超疏水光热涂层的制备方法简单、高效、普适性强；
本发明中的超疏水光热涂层在光热杀菌中的应用能够有效降低杀菌所需能耗，经济环保。
附图说明
图1为本发明实施例1至4中不同基材在涂层改性前后接触角变化图；
图2为本发明实施例1制得的超疏水光热涂层与玻璃片在近红外光照射下表面温度随时间变化曲线图；
图3为细菌在有无近红外光照射下，细菌在玻璃片表面以及在实施例1制得的超疏水光热涂层的涂板照片；
图4为细菌在有无近红外光照射下，细菌在玻璃片表面以及在实施例1制得的超疏水光热涂层的黏附数量的定量表征。
具体实施方式
传统的依靠阻止细菌黏附的超疏水表面虽然能够阻止大量细菌黏附，但仍然有少量细菌会黏附其上，在营养充足的情况下仍然会导致生物被膜的形成。而目前一些具有杀菌功能的超疏水表面主要依靠杀菌剂的作用，然而杀菌剂的引入可能会造成细菌耐药性的增加、环境的污染等问题。
基于现有技术的不足，本申请人经过长期实验及大量研究，得到本申请的方案，下面针对本方案作进一步阐述。
一种超疏水光热涂层，其包括沉积在基材表面的蜡烛灰层、包覆在蜡烛灰层上的二氧化硅层以及由含氟硅烷自组装修饰在蜡烛灰层和/或二氧化硅层的修饰层。
根据本发明，超疏水光热涂层的接触角大于150°且滚动角小于10°。超疏水光热涂层在近红外光的照射下温度升高并能够杀死黏附于超疏水光热涂层的细菌。
本发明中的超疏水光热涂层具有抗细菌黏附性能和光热杀菌性能，相较于未有此超疏水光热涂层的基材表面，其细菌的黏附数量能够减少90%以上，且能够将光能转化为热能杀死表面黏附的细菌，既不会使细菌产生耐药性，也不会污染环境；相较于仅仅靠光热杀菌的材料，无需高功率光照，在较低的能耗下即可杀死表面的全部细菌。
根据本发明，超疏水光热涂层的厚度为90~130 µm。进一步地，蜡烛灰层的厚度为15~35 µm，二氧化硅层和蜡烛灰层的总厚度为90~130 µm，修饰含氟硅烷后的最终光热涂层的厚度为90~130 µm。
本发明还提供一种超疏水光热涂层的制备方法，其包括如下步骤：（1）将基材置于燃烧着的蜡烛的火焰处，在基材表面沉积蜡烛灰层；（2）在蜡烛灰层上气相沉积二氧化硅得到二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层；（3）使含氟硅烷自组装在二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层得到超疏水光热涂层。
本发明的制备方法简单、高效、普适性强，在各种基材上均能制备。根据本发明，基材包括但不限于玻璃片、硅片、金片、不锈钢片中的任一种。当然除了片状的基材，本发明的制备方法也可以在网状、丝状或者其他异形结构上制备。
根据本发明，从下往上方向，使基材置于蜡烛的火焰的1/2~4/5处，例如，置于蜡烛火焰1/2、3/5、2/3、4/5等处。通过移动基材使基材表面均匀沉积蜡烛灰层，基材表面包括但不限于基材的正面和/或反面。
根据本发明，使基材置于蜡烛的火焰处灼烧，以使基材的表面沉积蜡烛灰层，灼烧的时间受基材大小的影响，基材越大，灼烧的时间越长；基材越小，灼烧时间就越少。根据一些优选的实施方式，灼烧时间与基材面积为的比值为（20~150） s：1 cm2，例如可以为20 s：1 cm2、30 s：1 cm2、50 s：1 cm2、70 s：1 cm2、90 s：1 cm2、110 s：1 cm2、130 s：1 cm2、150s：1 cm2等。
气相沉积包括将沉积有蜡烛灰层的基材置于密封的容器中，在容器中加入正硅酸乙酯和氨水，在40~80 ℃下在蜡烛灰层上沉积二氧化硅。气相沉积的温度例如可以为40℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃、75 ℃、80 ℃等。正硅酸乙酯以及氨水分别设于容器中的不同的容纳腔中，容纳腔具有敞口结构，以使正硅酸乙酯和氨水能够蒸发或者挥发而进行气相沉积。根据一些优选的实施方式，基材具有蜡烛灰层的一面朝上。
根据本发明，正硅酸乙酯和氨水的投料体积比为1：（1~1.5），例如可以为1：1、1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5等。
根据本发明，正硅酸乙酯投料体积与基材的面积比为1 mL：(0.1~2.5) cm2，例如可以为1 mL：0.1 cm2、1 mL：0.2 cm2、1 mL：0.3 cm2、1 mL：0.4 cm2、1 mL：0.5 cm2、1 mL：0.6cm2、1 mL：0.7 cm2、1 mL：0.8 cm2、1 mL：0.9 cm2、1 mL：1 cm2、1 mL：1.1 cm2、1 mL：1.2cm2、1 mL：1.3 cm2、1 mL：1.4 cm2、1 mL：1.5 cm2、1 mL：1.6 cm2、1 mL：1.7 cm2、1 mL：1.8cm2、1 mL：1.9 cm2、1 mL：2.0 cm2、1 mL：2.1 cm2、1 mL：2.2 cm2、1 mL：2.3 cm2、1 mL：2.4cm2、1 mL：2.5 cm2等。
根据本发明，控制沉积的时间为10~15 h，例如可以为10 h、11 h、12 h、13 h、14h、15 h等。
根据本发明，在步骤（2）结束后，无需对步骤（2）制得的二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层进行处理，即可直接在二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层上进行含氟硅烷的自组装。
自组装包括使二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层置于含有含氟硅烷的有机溶剂中反应，含氟硅烷包括1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或者多种，有机溶剂包括无水甲苯、乙醇中的一种或多种。含氟硅烷与有机溶剂的投料体积比为（0.001~0.01）：1。例如可以为0.001：1、0.002：1、0.003：1、0.004：1、0.005：1、0.006：1、0.007：1、0.008：1、0.009：1、0.01：1等。
根据本发明，自组装的反应时间为12~24 h，例如可以为12 h、13 h、14 h、15 h，16h、17 h、18 h、19 h、20 h、21 h、22 h、23 h、24 h等。
根据本发明，自组装的反应温度为15~35 ℃，例如可以为15 ℃、20 ℃、25 ℃、30℃、35 ℃等。本发明中通过自组装在二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层进行含氟硅烷的修饰，操作步骤简单、均匀性好，无需进行额外的增温或降温处理，反应可在室温下进行，节约能耗，具有很好的经济效益。
上述超疏水光热涂层或者上述制备方法制得的超疏水光热涂层在近红外光的照射下能够杀死细菌。
根据一些优选的实施方式，近红外光的光照强度为0.5~2 W/cm2，例如可以为0.5W/cm2、1 W/cm2、1.5 W/cm2、2 W/cm2等。照射时间为2~10 min，例如可以为2 min、3 min、4min、5 min、6 min、7 min、8 min、9 min、10 min等。
细菌包括革兰氏阴性菌和/或革兰氏阳性菌。革兰氏阴性菌包括绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌、痢疾杆菌、肺炎杆菌、布氏杆菌、流感(嗜血)杆菌、副流感(嗜血)杆菌、卡他(摩拉)菌、不动杆菌属、耶尔森菌属、嗜肺军团菌、百日咳杆菌、副百日咳杆菌、志贺菌属、巴斯德菌属、霍乱弧菌、副溶血性杆菌、类志贺吡邻单胞菌中的一种或者多种。革兰氏阳性菌包括葡萄球菌、链球菌、肺炎双球菌、炭疽杆菌、白喉杆菌、破伤风杆菌中的一种或多种。
本发明还提供一种超疏水光热材料，包括基材以及沉积在基材上的超疏水光热涂层。基材例如可以由玻璃、硅、金、不锈钢等中的一种或者多种制成，超疏水光热涂层为如上所述的超疏水光热涂层或者如上所述的制备方法制得的超疏水光热涂层。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例中所使用的盒子的大小、形状相同。
实施例1
（1）将0.5 cm×0.5 cm的玻璃片置于蜡烛火焰外焰（从下往上方向，玻璃片位于整个火焰高度三分之二处）灼烧30 s，灼烧过程中使得玻璃片来回移动，充分沉积蜡烛灰层；
（2）将沉积蜡烛灰层的玻璃片置于盒子中，在盒子中放置两个容器，每个容器中加入1 mL正硅酸乙酯（TEOS）和1 mL氨水，密封盒子；将盒子置于60 ℃烘箱中，进行化学气相沉积，反应12 h；
（3）将10 μL 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷加入到5 mL无水甲苯中，超声20 s。将上述混溶液加入到反应器中，并将化学气相沉积后的样品转移至反应器中，室温下反应12 h。
该实施例中步骤（1）制得的蜡烛灰层的厚度为30 ± 5 µm，经步骤（2）制得的涂层的总厚度为120 ± 10 µm，经步骤（3）制得的涂层的总厚度为120 ± 10 µm。
该实施例制得的超疏水光热涂层在近红外光照射下表面温度随时间变化关系如图2所示，近红外光的照射强度为2 W/cm2，未经改性的玻璃片在近红外光照射下没有光热性能，而超疏水光热涂层具有良好的光热性能。
图3可见，在无近红外光照射下，玻璃片表面对应的培养基上长出大量菌落，超疏水光热涂层对应的培养基上菌落数较少；而在近红外光照射（照射强度为1.5 W/cm2、照射时间为5 min）下，玻璃片表面对应的培养基上依然有大量菌落，超疏水光热涂层对应的培养基上未长出菌落。
图4可见，在没有光照的情况下，超疏水光热涂层能够利用其特殊的浸润性阻止大部分细菌的黏附。不论是革兰氏阴性绿脓杆菌还是革兰氏阳性金黄色葡萄球菌，其黏附数量与对照组玻璃片表面相比，均减少90%以上。在近红外光照射下，玻璃片表面在近红外光照射（照射强度为1.5 W/cm2、照射时间为5 min）下对细菌的黏附情况几乎没有影响；而超疏水光热涂层在近红外光照射（照射强度为1.5 W/cm2、照射时间为5 min）下，表面的细菌几乎全部被杀死。说明该超疏水光热涂层由于特殊的浸润性，本身能够阻止细菌的黏附；而在近红外光下，利用光热效应可杀死黏附于表面的细菌。
实施例2
（1）将0.5 cm×0.5 cm硅片置于蜡烛火焰外焰（从下往上方向，玻璃片位于整个火焰高度三分之二处）灼烧30 s，灼烧过程中使得硅片来回移动，充分沉积蜡烛灰层；
（2）将沉积蜡烛灰层的硅片置于盒子中，在盒子中放置两个容器，每个容器中加入1 mL TEOS和1 mL氨水，密封盒子；将盒子置于60 ℃烘箱中，进行化学气相沉积，反应12 h；
（3）将10 μL 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷加入到5 mL无水甲苯中，超声20 s。将上述混溶液加入到反应器中，并将化学气相沉积后的样品转移至反应器中，室温下反应12 h。
该实施例中步骤（1）制得的蜡烛灰层的厚度为30 ± 5 µm，经步骤（2）制得的涂层的总厚度为120 ± 10 µm，经步骤（3）制得的涂层的总厚度为120 ± 10 µm。
实施例3
（1）将0.5 cm×0.5 cm金片置于蜡烛火焰外焰（从下往上方向，玻璃片位于整个火焰高度三分之二处）灼烧30 s，灼烧过程中使得金片来回移动，充分沉积蜡烛灰层；
（2）将沉积蜡烛灰层的金片置于盒子中，在盒子中放置两个容器，每个容器中加入1 mL TEOS和1 mL氨水，密封盒子；将盒子置于60 ℃烘箱中，进行化学气相沉积，反应12 h；
（3）将10 μL 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷加入到5 mL无水甲苯中，超声20 s。将上述混溶液加入到反应器中，并将化学气相沉积后的样品转移至反应器中，室温下反应12 h。
该实施例中步骤（1）制得的蜡烛灰层的厚度为30 ± 5 µm，经步骤（2）制得的涂层的总厚度为120 ± 10 µm，经步骤（3）制得的涂层的总厚度为120 ± 10 µm。
实施例4
（1）将0.5 cm×0.5 cm不锈钢片置于蜡烛火焰外焰（从下往上方向，玻璃片位于整个火焰高度三分之二处）灼烧30 s，灼烧过程中使得不锈钢片来回移动，充分沉积蜡烛灰层；
（2）将沉积蜡烛灰层的不锈钢片置于盒子中，在盒子中放置两个容器，每个容器中加入1 mL TEOS和1 mL氨水，密封盒子；将盒子置于60 ℃烘箱中，进行化学气相沉积，反应12 h；
（3）将10 μL 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷加入到5 mL无水甲苯中，超声20 s。将上述混溶液加入到反应器中，并将化学气相沉积后的样品转移至反应器中，室温下反应12 h。
该实施例中步骤（1）制得的蜡烛灰层的厚度为30 ± 5 µm，经步骤（2）制得的涂层的总厚度为120 ± 10 µm，经步骤（3）制得的涂层的总厚度为120 ± 10 µm。
实施例5
（1）将1 cm×1 cm玻璃片置于蜡烛火焰外焰（从下往上方向，玻璃片位于整个火焰高度三分之二处）灼烧60 s，灼烧过程中使得玻璃片来回移动，充分沉积蜡烛灰层；
（2）将沉积蜡烛灰层的玻璃片置于盒子中，在盒子中放置两个容器，每个容器中加入3 mL TEOS和3 mL氨水，密封盒子；将盒子置于60 ℃烘箱中，进行化学气相沉积，反应12h；
（3）将10μL 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷加入到5 mL无水甲苯中，超声20s。将上述混溶液加入到反应器中，并将化学气相沉积后的样品转移至反应器中，室温下反应12 h。
该实施例中步骤（1）制得的蜡烛灰层的厚度为25 ± 5 µm，经步骤（2）制得的涂层的总厚度为110 ± 10 µm，经步骤（3）制得的涂层的总厚度为110 ± 10 µm。
实施例6
（1）将2 cm×2 cm玻璃片置于蜡烛火焰外焰（从下往上方向，玻璃片位于整个火焰高度三分之二处）灼烧120 s，灼烧过程中使得玻璃片来回移动，充分沉积蜡烛灰层；
（2）将沉积蜡烛灰层的玻璃片置于盒子中，在盒子中放置两个容器，每个容器中加入5 mL TEOS和5 mL氨水，密封盒子；将盒子置于60 ℃烘箱中，进行化学气相沉积，反应24h；
（3）将10 μL 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷加入到5 mL无水甲苯中，超声20 s。将上述混溶液加入到反应器中，并将化学气相沉积后的样品转移至反应器中，室温下反应12 h。
该实施例中步骤（1）制得的蜡烛灰层的厚度为20 ± 5 µm，经步骤（2）制得的涂层的总厚度为100 ± 10 µm，经步骤（3）制得的涂层的总厚度为100 ± 10 µm。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超疏水光热涂层，其特征在于：所述超疏水光热涂层包括沉积在基材表面的蜡烛灰层、包覆在所述蜡烛灰层上的二氧化硅层以及由含氟硅烷自组装修饰在所述二氧化硅层的修饰层。
2.根据权利要求1所述的超疏水光热涂层，其特征在于：所述超疏水光热涂层在近红外光的照射下温度升高并能够杀死黏附于所述超疏水光热涂层的细菌；
和/或，所述超疏水光热涂层的接触角大于150°且滚动角小于10°；
和/或，所述基材包括玻璃片、硅片、金片、不锈钢片中的任一种。
3.一种超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将基材置于燃烧着的蜡烛的火焰处，在所述基材表面沉积蜡烛灰层；
（2）在所述蜡烛灰层上气相沉积二氧化硅得到二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层；
（3）使含氟硅烷自组装在所述二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层得到所述超疏水光热涂层。
4.根据权利要求3所述的超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于：在所述步骤（2）结束后直接在所述二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层上进行所述含氟硅烷的自组装；
和/或，所述气相沉积包括将沉积有所述蜡烛灰层的所述基材置于密封的容器中，在所述容器中加入正硅酸乙酯和氨水，在40~80℃下在所述蜡烛灰层上沉积所述二氧化硅。
5.根据权利要求4所述的超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于：所述正硅酸乙酯和所述氨水的投料体积比为1：（1~1.5）；
和/或，所述正硅酸乙酯投料体积与所述基材的面积比为1 ml：(0.1~2.5) cm2；
和/或，控制所述沉积的时间为12~24 h。
6.根据权利要求3所述的超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于：所述自组装包括使所述二氧化硅包覆的蜡烛灰涂层置于含有所述含氟硅烷的有机溶剂中反应，所述含氟硅烷包括1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或者多种，所述有机溶剂包括无水甲苯、乙醇中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于：所述含氟硅烷与所述有机溶剂的投料体积比为（0.001~0.01）：1；
和/或，控制所述反应的时间为12~24 h；
和/或，控制所述反应的温度为25~35 ℃。
8.根据权利要求3所述的超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于：所述基材包括玻璃片、硅片、金片、不锈钢片中的任一种；和/或，从下往上方向，使所述基材置于所述蜡烛的火焰的1/2~4/5处，移动所述基材使所述基材表面均匀沉积所述蜡烛灰层。
9.一种如权利要求1或2所述的超疏水光热涂层或者如权利要求3至8中的任一项所述的制备方法制得的超疏水光热涂层在光热杀菌中的应用。
10.根据权利要求9所述的超疏水光热涂层在光热杀菌中的应用，其特征在于：使所述超疏水光热涂层在近红外光的照射下杀灭细菌，所述近红外光的光照强度为0.5~2 W/cm2，
和/或，控制所述照射时间为2~10 min；
和/或，所述菌包括革兰氏阴性菌和/或革兰氏阳性菌。
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