；
[0051](3)对高分子熔体进行保压和冷却，成型表面上具有T形微结构的高分子材料制品后取出。
[0052]步骤(1)中，柔性模板5中用于成型T形微柱头部3-1的横截面宽度为45 μπκ成型Τ形微柱柱体3-2的微结构的横截面宽度为30 μ m，注塑模具6型腔上沟槽结构的横截面尺寸为900nm。
[0053]步骤(2)中，高分子材料为聚丙稀。
[0054]图3a和图3b分别显示了所成型的具有T形微结构的高分子材料表面1上的水接触角为151°和滚动角大于90°。
[0055]图4显示了液滴在所成型的具有T形微结构的高分子材料表面1上的临界滚动角与体积之间的关系，采用二次多项式对该曲线进行拟合，获得液滴的临界滚动角与体积之间的关系方程式为:y = 0.17x2-7.8x+120.9，其中y为液滴的临界滚动角(单位为。)，x为液滴体积(单位为μυ。该表面呈现适度的水粘附特性，可被用于液滴的定量收集。液滴在经过两个具有相同Τ形微结构的高分子材料表面1挤压之后，仍能恢复球形，如图5a、5b、5c和5d所示，表明该表面呈现稳健的Cassie润湿性能，同时，该表面上的液滴经过挤压并恢复球形之后，仍能被滤纸完全吸走，实现液滴的无损输送，如图6a和6b所示。
[0056]上述适度的水粘附特性，可用于微流控器件中液滴微混合，如图7a和图7b所示。微流控器件8中的流道9与水平面成60°布置，流道10与水平面成45°布置，流道11与水平面成30°布置，流道表面上均布置有有序排列的T形微柱2。采用微栗以相同的速率挤出相同体积的三种微液滴分别落在三个流道表面，由于三个流道倾斜不同的角度，根据上述建立的液滴的临界滚动角与体积之间的定量关系式，滴落在三个流道表面的微液滴聚集成不同体积的液滴时滚落到流道的末端，从而实现不同液滴的不同配比的微混合。
[0057]实施例2
[0058]本实施例一种具有T形微结构的高分子材料表面1，与实施例1相比，有以下不同之处:
[0059]T形微柱2的横截面为圆形。
[0060]T形微柱2中，头部3-1的横截面直径为60 μ m、高度为30 μ m，柱体3_2的横截面直径为15 μπκ高度为40 μm，两相邻T形微柱2的中心距离为90 μπι。
[0061]微柱头部3-1顶面纳米沟槽4的横截面为梯形，截面尺寸为500nm。
[0062]所采用的柔性模板5中用于成型T形微柱头部3-1的横截面直径为60 μπκ成型Τ形微柱柱体3-2的微结构的横截面直径为15 μ m，注塑模具6型腔上沟槽结构的横截面尺寸为 500nmo
[0063]所采用的高分子材料为聚乙烯。
[0064]图8为液滴7在所成型的具有T形微结构的高分子材料表面1上的润湿状态示意图，该表面上水的接触角为155°、滚动角大于90°。
[0065]图9显示了液滴在所成型的具有T形微结构的高分子材料表面1倾斜20°时的滚动示意图。该表面呈现适度的水粘附特性，可用于液滴的定量收集。
[0066]实施例3
[0067]本实施例一种具有T形微结构的高分子材料表面1，与实施例1相比，有以下不同之处:
[0068]T形微柱2的横截面为正六边形。
[0069]T形微柱2中，头部3-1的横截面宽度为30 μπκ高度为10 μm，柱体3_2的横截面宽度为10 μπι、高度为30 μm，两相邻T形微柱2的中心距离为45 μπι。
[0070]微柱头部3-1顶面纳米沟槽4的横截面为正三角形，截面宽度为300nm。
[0071]所采用的柔性模板5中用于成型T形微柱头部3-1的横截面直径为30 μπκ成型Τ形微柱柱体3-2的微结构的横截面直径为10 μ m，注塑模具6型腔上沟槽结构的横截面尺寸为 300nmo
[0072]所采用的高分子材料为聚碳酸酯。
[0073]所成型的具有T形微结构的高分子材料表面1上水的接触角为153°、滚动角大于90。。
[0074]实施例4
[0075]本实施例一种具有T形微结构的高分子材料表面1，与实施例1相比，有以下不同之处:
[0076]T形微柱2中，头部3-1的横截面宽度为60 μπκ高度为30 μm，柱体3_2的横截面宽度为12 μπι、高度为40 μm，两相邻T形微柱2的中心距离为90 μπι。
[0077]在Τ形微结构的底面上均匀分布有纳米沟槽12，如图10所示。
[0078]纳米沟槽12的截面为三角形，截面宽度为lOOnm、深度为200nmo
[0079]根据纳米沟槽12的结构，在柔性模板5的表面加工相应的纳米沟槽结构，如图11所示；
[0080]所采用的柔性模板5中用于成型T形微柱头部3-1的横截面宽度为60 μπκ成型Τ形微柱柱体3-2的微结构的横截面宽度为12 μπι。
[0081]图12显示了液滴在所成型的具有Τ形微结构的高分子材料表面1上受到外部压力时的润湿状态示意图。可见，液滴7在受到平板13挤压或沉浸在水下较深时，可能会浸润至Τ形微柱之间的间隙中，但纳米沟槽12可阻止液滴7浸润Τ形微结构的底面。
[0082]如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本
【发明内容】
所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
【主权项】
1.具有τ形微结构的高分子材料表面，其特征在于，该表面上分布有有序排列的Τ形微柱，Τ形微柱头部的顶面分布有纳米沟槽。2.根据权利要求1所述具有Τ形微结构的高分子材料表面，其特征在于，所述Τ形微柱的横截面为圆形、椭圆形、多边形、弓形或多弧形，所述微柱头部顶面的纳米沟槽的横截面为多边形或弓形。3.根据权利要求1所述具有Τ形微结构的高分子材料表面，其特征在于，所述Τ形微柱中，头部的横截面尺寸为20?80 μ m，高度为20?80 μ m，柱体的横截面尺寸为5?35 μ m，高度为20?80 μ m，两个相邻T形微柱的中心距离为50?100 μ m，纳米沟槽的横截面尺寸为 10 ?900nm。4.根据权利要求1所述具有T形微结构的高分子材料表面，其特征在于，在T形微柱的底面上均匀分布有纳米沟槽。5.权利要求1?3中任一项所述具有T形微结构的高分子材料表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据T形微柱的结构，制造相应的柔性模板，柔性模板中分布有用于成型T形微柱的微结构，根据T形微柱头部顶面纳米沟槽的结构，在注塑模具型腔上加工相应的沟槽结构； (2)将柔性模板安装于注塑模具型腔上，并将注塑模具加热至60?120°C，采用注塑机将高分子材料熔融后注入模具型腔中，高分子熔体填充模具流道以及柔性模板中的微结构和注塑模具型腔上的沟槽结构，从而成型顶面分布有纳米沟槽的T形微柱； (3)对高分子熔体进行保压和冷却，成型具有T形微结构的高分子材料制品后取出。6.根据权利要求5所述具有T形微结构的高分子材料表面的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，柔性模板中用于成型T形微柱头部的横截面尺寸为20?80 μ m，成型T形微柱柱体的微结构的横截面尺寸为5?35 μπι，注塑模具型腔上沟槽结构的横截面尺寸为10 ?900nm。7.根据权利要求5所述具有T形微结构的高分子材料表面的制备方法，其特征在于，所成型的具有T形微结构的高分子材料表面上水的接触角大于150°，滚动角为0?180°。8.根据权利要求5所述具有T形微结构的高分子材料表面的制备方法，其特征在于，液滴在所成型的具有T形微结构的高分子材料表面上的临界滚动角与体积之间的定量关系方程式为:y = ax2+bx+c，其中，y为液滴的临界滚动角，y的单位为° ；x为液滴体积，x的单位为μ L ;a、b和c是通过拟合获得的相关常数。9.权利要求1?4中任一项所述具有T形微结构的高分子材料表面的应用，其特征在于，流道表面布置有T形微结构的微流控器件用于液滴的定量收集和无损输送。10.权利要求1?4中任一项所述具有T形微结构的高分子材料表面的应用，其特征在于，微流控器件中的多个流道均布置有T形微结构，且与水平面成不同角度布置，以实现不同液滴的不同配比的微混合。
【专利摘要】本发明公开一种具有T形微结构的高分子材料表面及其制备方法和应用，高分子材料表面上分布有有序排列的T形微柱，T形微柱头部的顶面分布有纳米沟槽。根据T形微柱的结构，制造相应的柔性模板；根据T形微柱头部顶面纳米沟槽的结构，在注塑模具型腔上加工相应的沟槽结构；将柔性模板安装于注塑模具型腔上；将高分子材料熔融后注入模具型腔中，熔体填充模具流道以及柔性模板中的微结构和注塑模具型腔上的沟槽结构，从而成型表面上具有T形微结构的高分子材料制品。具有T形微结构的高分子材料表面呈现稳健的润湿特性和适度的水粘附特性，可用于制作微流控器件，实现微液滴的定量体积收集、无损输送或混合。
【IPC分类】B29C45/00, B01F13/00, B29C45/26, B81B1/00
【公开号】CN105345984
【申请号】CN201510623594
【发明人】黄汉雄, 陈安伏
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年9月25日