1.本发明涉及自清洁、防水技术领域，特别涉及一种具有多尺度结构的柔性超疏水薄膜可控制备方法。
背景技术：
2.超疏水表面最早是受自然启发的，如荷叶表面和昆虫翅膀等等。这些“超疏水”的生命现象源于其表面的微纳级粗糙结构和低表面能物质。超疏水表面的微纳结构使得气体进入间隙，造成液体与固体的接触面积减小。液滴在超疏水表面上的静态接触角大于150
°
度且滑移角小于5
°
，因此液滴在这种固体表面更容易滚动。超疏水表面因具备防水、防雾、防冰、防腐蚀、减阻、油水分离等优良特性而广泛应用于日常生活用品、公共建筑、工业生产、国防航空等领域。
3.固体表面润湿性主要由表面的表面能、粗糙度和微观结构共同决定，其中材料低表面能是疏水性的前提条件，表面粗糙度和微观结构则是控制性因素。目前，超疏水表面的制备方法主要有机械加工法、刻蚀法、模板法、溶胶
‑
凝胶法和自组装法等，虽然这些方法都可以获得较好的疏水性，但这些制备方法对实验设备的要求较高，从而导致制备的成本增大，而且操作的过程复杂，制备较麻烦，此外，很多工程（如水管、航天飞机等）不仅要求固体表面的疏水性同时也需要固体表面具有一定的柔性，上述制备方法不能够得到具有一定柔性的超疏水薄膜，限制了薄膜的适用范围，降低了适用性。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种具有多尺度结构的柔性超疏水薄膜可控制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有多尺度结构的柔性超疏水薄膜可控制备方法，以下具体制备步骤：步骤一：首先将预聚物与交联剂按一定比例混合，并加入一定质量分数的微米级磁性颗粒进行混合掺杂，然后将其放入超声波分散仪中，超声去泡数十分钟，使得混合液均匀分散，制得涂覆液；步骤二：然后准备圆形带孔模板和圆片基底，分别使用清水、乙醇依次对其进行清洗，并放入干燥箱中进行烘干，将步骤一中制得的涂覆液倾倒在基底与模板相交表面的上边缘，通过控制刮刀的间距来获得不同厚度的薄膜，将多余涂覆液去掉，并在常温环境中静置数十分钟，完成涂膜；步骤三：接着将步骤二中制备的薄膜放入磁场中，磁性颗粒在磁场的作用下聚集成链进而产生锥状突起，通过控制磁场强度和梯度对薄膜表面锥状结构的尺寸、高度及密度进行调控，从而控制表面微米级和亚毫米级双尺度的粗糙结构，并施加一定的热温度场使其在磁场中静置数小时彻底固化，制备双尺度结构薄膜；步骤四：对双尺度结构薄膜进行纳米颗粒悬浮液的喷涂，分底层和表面2次进行喷
涂，两次喷涂间隔数十分钟，使表面喷涂均匀，将其置于通风条件下进行干燥，获得具有多尺度结构的柔性超疏水薄膜。
6.优选的，所述步骤一中的预聚物为低表面能弹性聚合物，如双组份热固性硅橡胶。
7.优选的，所述步骤一中的预聚物和交联剂的质量比范围为1
‑
20。
8.优选的，所述步骤一中的磁性颗粒粒径为5
‑
20μm，所述磁性颗粒按不同磁化率分为羰基铁粉、四氧化三铁和铁粉，所述磁性颗粒含量控制在10%
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50%，所述成膜厚度控制在60
‑
300μm。
9.优选的，所述步骤三中的磁场强度调节范围为0
‑
500mt，所述磁场强度和梯度可通过电磁铁调控。
10.优选的，所述步骤四中纳米颗粒为超疏水性纳米颗粒。
11.本发明的技术效果和优点：（1）本发明将磁控粗糙表面与纳米喷涂技术相结合，使材料具备多级复合结构，提高了材料表面的疏水性，并使得薄膜脱离磁场后可长期保持其表面形状和疏水特性，提高了薄膜的稳定性，同时以低表面能弹性聚合物为薄膜基体，使得薄膜结构具有柔性和可延展性能，从而增大了薄膜的实际应用范围，且制备方法简单，无需氟化处理，提高了经济性和环保性；（2）本发明可根据不同需要，通过磁场强度的调整，使材料表面产生具有不同分布结构的突起，锥状凸起较密集的区域比锥状凸起较稀疏的区域疏水性更好，提高了适用性；（4）本发明利用二氧化硅纳米微粒喷涂会在微米亚毫米尺度结构的基础上负载一层纳米尺度微观结构，进一步增强了薄膜表面疏水性，降低粘附力。
附图说明
12.图1为本发明实施例1中制备超疏水薄膜表面的流程图。
13.图2为本发明实施例1中超疏水薄膜表面微观结构图。
14.图3为本发明实施例1中超疏水薄膜表面液滴接触角图。
15.图4为本发明实施例1中超疏水薄膜表面液滴动态反弹图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.实施例1聚二甲基硅氧烷与磁性颗粒制备多尺度结构柔性超疏水薄膜，具体步骤如图1所示：步骤一：称取聚二甲基硅氧烷预聚物4.09g、交联剂0.41g和颗粒粒径为5um的羰基铁粉磁性颗粒1.50g，混合搅拌15min，使羰基铁粉颗粒在pdms混合液中均匀分布，之后将混合物放入超声波分散仪震荡15分钟除去混合液中的气泡，制得涂覆液。除气泡的过程中需要注意摇匀，避免在去泡过程中静置过久造成胶连固化，去泡完成后制得涂覆液；
步骤二：将刮刀放到平面上进行调零，然后将刮刀间距设置为300μm，将涂覆液均匀倒在基底表面上，用刮刀刮制膜厚度为300μm的薄膜，并将多余的涂膜液移除，将薄膜放在20℃环境中静置20min，使薄膜表面变得光滑均匀并略微固化，完成涂膜；步骤三：将步骤二中制备的薄膜放入强度为100mt的磁场中，并用热风枪将薄膜放置在60℃加热环境下处理4小时彻底固化，制备双尺度结构薄膜；步骤四：最后对双尺度结构薄膜进行二氧化硅纳米颗粒悬浮液的喷涂，将二氧化硅纳米颗粒悬浮液在通风条件下喷涂在双尺度结构薄膜上，分底层和表面2次进行喷涂，两次喷涂间隔30分钟，使表面喷涂均匀，然后将其置于通风条件下进行干燥，待有机溶剂挥发后，纳米颗粒沉积在薄膜表面，使薄膜负载纳米尺度微观结构，获得具有多尺度结构的柔性超疏水薄膜。
18.实施例2柔性超疏水薄膜的表面微观特征及疏水性表征图2为实施例1中制备的薄膜微观形貌，可见薄膜表面呈现亚毫米
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微米节锥状结构，并且右上方图可见纳米颗粒的沉积。
19.图3为实施例1中制备薄膜的疏水性表征，静态接触角为152
°
，滚动角小于约5
°
，并且该薄膜具有一定的柔性，可用于常见的管道、回转体等曲面。
20.实施例3液体在柔性超疏水薄膜的弹跳过程，过程如图4所示。通过微量注射泵及针管产生一个约28μl的液滴，液滴从一定高度碰撞在薄膜表面并在7.26ms极短时间内发生反弹，液滴这种快速反弹主要源于薄膜表面的多尺度微结构及低表面能。
21.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。