激光加工制备仿芦苇叶结构的超疏水表面

发布时间：2020-03-23 12:35

【摘要】：仿芦苇叶结构的超疏水表面在抗结冰、自清洁等领域有着重要的应用.但是,目前仍缺乏一种简单制备仿芦苇叶微纳米结构的方法.本文采用激光烧蚀手段制备基于聚二甲基硅氧烷的具有仿芦苇叶结构超疏水表面.激光烧蚀处理具有微光栅结构的聚二甲基硅氧烷,高能量激光作用时可以烧蚀出次级微纳结构,提高表面粗糙度,其浸润性各向异性明显,沿着垂直方向测量的接触角(～155°)比平行方向测量的接触角(～150°)大,达到超疏水,且沿着垂直方向测量的滚动角(～3°)比平行方向测量的接触角(～12°)小.本方法为激光制备仿生结构超疏水表面提供了新思路.
【图文】：

2019年4月第64卷第12期1304meter)测试样品表面元素变化,激光共聚焦显微镜(CLS,OLS4100)和扫描电子显微镜(SEM,JSM-7500)测试样品表面形貌变化,接触角仪器(SL200B,SolonTech.)测试样品表面水滴接触角数值变化.2结果与讨论2.1激光对PDMS改性首先利用激光共聚焦显微镜对芦苇叶表面进行观测.图1(a)为芦苇叶的激光共聚焦照片,芦苇叶表面具有百微米周期的条纹结构.进一步提高放大倍数,可以发现芦苇叶微米条纹表面具有许多微纳米级的次级结构(图1(b)),我们可以将芦苇叶表面超疏水现象归结为百微米周期条纹光栅表面分布微纳米级的突起.由于PDMS具有优秀的转写复形能力,我们将固化剂充分混合的PDMS倾倒在周期型的凹槽表面,放置在95℃烘箱1h,使PDMS充分填充到凹槽内部并固化.固化1h后,将PDMS从烘箱中取出,待降至室温,再小心将PDMS从模板表面揭下来备用,获得的PDMS具有周期光栅条纹结构.接下来,如图1(c)所示,利用二氧化碳激光器烧蚀有条纹结构的PDMS表面.激光烧蚀PDMS表面使PDMS碳化,产生微纳米级的突起,提高表面粗糙程度.利用激光共聚焦显微镜分别测试PDMS、激光烧蚀之后的PDMS和激光烧蚀条纹结构的PDMS的粗图1(网络版彩色)芦苇叶激光共聚焦显微镜照片(a,b)和激光制备仿生芦苇叶(c)的示意图Figure1(Coloronline)(a,b)CLSMimagesofreedleaves.(c)Schematicillustrationoffabricationofreedleafbylasertreatment糙度,粗糙度分别为0.280,13.371和18.781μm,条纹结构的引入使得表面粗糙度提高.粗糙度的提高是表面浸润性改变的主要原因[15].2.2激光改性的PDMS基本表征为了分析激光对PDMS烧蚀前后元素含量的变化,分别对PDMS和激光烧蚀后的PDMS进行XPS测试.如图2所示,激光作用前,PDMS的碳元素含量为43.6%,激光作?

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本文编号：2596730