摘要：目的从超疏水表面的功能设计出发,主动设计三种深宽比的微结构阵列并洞察其在不同润湿接触状态下的疏水性能。方法首先,采用热力学分析方法,建立三种深宽比微结构的系统自由能与其接触角、结构几何参数之间的函数关系,探明自主设计微结构表面的润湿性能。继而,在热力学分析的基础上,采用紫外光刻、电铸和注射成型技术相结合的方法实现三种深宽比微结构聚丙烯(PP)超疏水表面的制备。最后,进一步测量与分析聚丙烯(PP)微结构表面的润湿性能。结果三种深宽比微结构表面的静态接触角测量值均大于150°,滚动角分别为12°、14°和15°,基本达到设计目标;同时,微结构表面的表观接触角测量值与理论计算值基本符合。表面的接触角滞后分别为15°、21°、22°,且接触角滞后随着深宽比的增加而变大,使液滴在PP表面的流动性也变差。结论在设计微结构超疏水表面的过程中,可以适当降低微结构的深宽比,以获取更好的超疏水特性。自主设计的微结构表面基本实现超疏水性,为高聚物超疏水表面的功能设计与高效制备提供了理论依据与技术支撑。

关键词：超疏水 润湿性 微结构 聚丙烯 注射成型 

单位：中南大学机电工程学院; 长沙410083