本发明涉及一种超快激光织构-干膜涂层制备氧化石墨烯基固液复合超滑表面的制备方法，属于特种加工、表面工程。
背景技术：
1、超滑表面(slippery liquid infused porous surfaces,slips)具有低摩擦系数与高流动性的特点，既可以降低表面粗糙度和摩擦阻力，又可以表现出良好的抗磨和防冰防污性能，是一种具有特殊浸润功能新型防护表面，在海洋防护、医疗器械、防污防冰、微流体操控等领域具有广阔的研究前景。自2011年aizenberg等人首次制备了一种受猪笼草启发的光滑液体注入多孔表面(slips)以来，slips就因其特殊的浸润流动特性受到了广泛关注。大量研究人员使用包括电纺丝、化学刻蚀、光刻等方法在基底构造粗糙结构，然后向粗糙结构中接枝或直接灌注润滑油来制备超滑表面。但是在实际生产应用中，slips仍存在一些亟待解决的问题：1)基底的粗糙结构在外力破坏、长期服役、环境侵蚀等作用下容易出现缺陷，导致储存其中的润滑油流失而引起slips使用寿命的降低。2)虽然slips粗糙结构中储存的润滑油具有一定的化学惰性，但分子的扩散是始终进行的，而且润滑油长期与环境介质接触，润滑油会由于外界介质的裹挟、流体剪切、挥发等因素而损失，影响slips的长期服役。3)slips粗糙结构的构建成本高，耗时长，在大型设备的应用或批量生产等方面受限。
2、为了解决slips在服役时出现的上述问题，相关研究者提出了在基底上构建涂层来制备slips，以提高slips粗糙结构与润滑油的稳定性。liu等通过旋涂将聚四氟乙烯悬浮液涂覆在各种基底上后灌注全氟聚醚制备了优异疏液性能的slips，在各种机械载荷破坏后，slips的拒液性仍然存在。gaurav等人在甲基化处理后的sio2多孔涂层上构建了slips，在多次机械载荷刺激后粗糙结构被破坏，slips失去了拒液性。liu等制备的仿人体皮肤结构的slips，因优异的自润滑特性降低了冰粘附强度，然而随着除冰次数的增加，冰粘附强度不断升高，slips丧失了防除冰性能。
3、尽管国内外研究人员通过不同方法制备的超滑表面在拒液防污，耐磨防冰等领域进行了相关应用，但目前制备的slips还存在表面油膜稳定性差、粗糙结构制备复杂、结构在机械载荷下易破坏等问题。因此，本发明先在金属基底上激光织构粗糙结构再喷涂氧化石墨烯涂层，然后灌注润滑剂来制备超滑表面。氧化石墨烯能增强slips的耐磨性，而在金属基底上直接激光织构，可以增强结构的力学性能，两者的协同作用大幅提升了slips的长期服役性能，本发明制备的slips具备优异的耐磨防污和拒液防冰性能。
技术实现思路
1、本发明旨在开发一种超快激光织构-干膜涂层制备氧化石墨烯基固液复合超滑表面的方法，先使用有机硅烷偶联剂与硅溶胶发生湿化学反应，得到有机硅烷溶胶粘结剂，利用超快激光在金属表面制备粗糙结构，随后氧化石墨烯、有机硅烷溶胶粘结剂、含氟有机硅烷修饰剂混合后喷涂至织构化金属表面，最后灌注润滑油，从而制备出超滑表面。本发明制备的氧化石墨烯基固液复合超滑表面可以满足金属基材的耐磨防污和拒液防冰要求，而且加工工艺简便，稳定性高。
2、本发明的目的在于：提供激光织构制备氧化石墨烯(graphene oxide)基氧化石墨烯基固液复合超滑表面的方法。
3、为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
4、一种超快激光织构-干膜涂层制备氧化石墨烯基固液复合超滑表面的方法包括如下步骤：
5、步骤一：制备织构化金属片：
6、对金属片进行预处理，对预处理后的金属片进行激光织构，得到织构化的金属片；
7、步骤二：制备有机硅烷溶胶粘结剂：
8、向硅溶胶溶液中加入去离子水，再将此混合溶液分散至正丙醇溶剂中，最后缓慢加入有机硅烷偶联剂，充分反应后得到有机硅烷溶胶粘结剂；
9、步骤三：制备氟化改性氧化石墨烯疏水涂层：
10、将氧化石墨烯分散至无水乙醇中，再将步骤二得到的有机硅烷溶胶粘结剂与氧化石墨烯溶液复配，然后加入含氟有机硅烷修饰剂。充分超声搅拌混合后喷涂于步骤一所述的织构化金属片表面。最后经烘箱固化后得到氟化改性氧化石墨烯疏水涂层。
11、步骤四：将步骤三得到的氟化改性氧化石墨烯疏水涂层浸泡至全氟聚醚润滑油中，将其置于真空箱中抽滤一定时间，得到激光织构氧化石墨烯基氧化石墨烯基固液复合超滑表面。
12、在本发明的一种实施方式中，步骤一所述的金属片包括镁片、铝片、钛片中的一种或多种。
13、在本发明的一种实施方式中，步骤一所述的预处理为依次用100、200、500、1000、2000、5000目的砂纸对金属片进行打磨，然后浸泡至无水乙醇中超声处理1小时以去除打磨时产生的微粒，最终用稀盐酸酸洗去除金属片表面的氧化膜。
14、在本发明的一种实施方式中，步骤一所述的激光织构使用的激光器为皮秒激光器、飞秒激光器中的一种或多种。
15、在本发明的一种实施方式中，步骤一所述的激光织构的加工参数为激光能量密度0.5-5j/cm2、频率1khz-1mhz、脉冲宽度500-2000ps、扫描次数1-25次、扫描速度50-200mm/s。
16、在本发明的一种实施方式中，步骤一所述的激光织构的图案为离散型凹坑结构、连续型沟槽结构、仿生型中的一种或多种。所述的离散型凹坑结构为圆形、菱形、矩形、椭圆形、三角形、六边形中的一种或多种；所述的连续型沟槽结构包括直线形、正弦形、网状、菱形中的一种或多种；所述的仿生型为鱼鳞状织构。
17、在本发明的一种实施方式中，步骤二所述的溶剂为正丙醇。
18、在本发明的一种实施方式中，步骤二所述的有机硅烷偶联剂包括辛基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
19、在本发明的一种实施方式中，步骤二所述的去离子水、硅溶胶、溶剂和有机硅烷偶联剂的质量比为0.1～3:1:0.5～5:0.5～8。
20、在本发明的一种实施方式中，步骤三所述的氧化石墨烯与无水乙醇的质量比为1：5～20。
21、在本发明的一种实施方式中，步骤三所述的有机硅烷溶胶粘结剂、氧化石墨烯溶液和含氟有机硅烷修饰剂的质量比为1～10:1:0.05～2。
22、在本发明的一种实施方式中，步骤三所述的充分超声搅拌为超声处理5-30分钟，磁力搅拌5-30分钟。
23、在本发明的一种实施方式中，步骤三所述的烘箱固化温度为60-200℃，固化时间为0.5-8h。
24、在本发明的一种实施方式中，步骤三所述的含氟有机硅烷修饰剂包括包括全氟十二烷基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟十二烷基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
25、在本发明的一种实施方式中，步骤四所述的抽滤气压为-100kpa。
26、在本发明的一种实施方式中，步骤四所述的全氟聚醚润滑油包括krytox gpl-103全氟聚醚润滑剂、krytox gpl-101全氟聚醚润滑剂、fomblin yl vac 25/6全氟聚醚润滑剂、fomblin yl vac14/6全氟聚醚润滑剂中的一种或多种。
27、本发明的有益效果：
28、(1)本发明制备的氧化石墨烯基固液复合超滑表面的金属基底经过激光织构后不仅可以提升硬度，且为润滑剂提供了储存位点，对储存其中的润滑剂起着保护作用；含氟有机硅烷可以提高涂层表面对全氟聚醚润滑剂的化学亲和性。在经过去离子水冲刷、剪切力测试、毛刷摩擦，多种油膜稳定性测试后，氧化石墨烯基固液复合超滑表面仍保持疏液性能。
29、(2)本发明使用氧化石墨烯作为织构化金属基底的保护涂层，氧化石墨烯的光热性能使超滑表面在一光强下仅需倾斜10度，即可使冰从表面滑动脱落，具有优异的被动除冰功能；同时氧化石墨烯作为典型的二维材料具有良好的摩擦学特性，所制备的氧化石墨烯基固液复合超滑表面摩擦系数相较原始表面下降了70％。
30、(3)本发明使用全氟聚醚作为氧化石墨烯基固液复合超滑表面的润滑剂，其良好的化学稳定性使不同表面张力的有机试剂都可在其表面滑动。
31、在防污测试中，将超滑表面浸泡至酸奶、咖啡、番茄酱、蜂蜜中5s后取出，表面无残留，表现出优异的防污性能。
1.一种制备氧化石墨烯基固液复合超滑表面的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯基固液复合超滑表面的制备方法，其特征在于，步骤一所述的金属片包括镁片、铝片、钛片中的一种或多种。
3. 根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯基固液复合超滑表面的制备方法，其特征在于，步骤一所述的激光织构的加工参数为激光能量密度0.5-5 j/cm2、频率1khz-1mhz、脉冲宽度500-2000ps、扫描次数1-25次、扫描速度50-200mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯基固液复合超滑表面的制备方法，其特征在于，步骤二所述的去离子水、硅溶胶、溶剂和有机硅烷偶联剂的质量比为0.1~3:1:0.5~5:0.5~8。
5.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯基固液复合超滑表面的制备方法，其特征在于，步骤三所述的有机硅烷溶胶粘结剂、氧化石墨烯溶液和含氟有机硅烷修饰剂的质量比为1~10:1:0.05~2。
6.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯基固液复合超滑表面的制备方法，其特征在于，步骤四所述的抽滤气压为-100kpa。
7.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯基固液复合超滑表面的制备方法，其特征在于，步骤三所述的含氟有机硅烷修饰剂包括全氟十二烷基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟十二烷基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
8. 权利要求1所述的氧化石墨烯基固液复合超滑表面的制备方法，其特征在于，步骤四所述的全氟聚醚润滑油包括krytox gpl-103全氟聚醚润滑剂、krytox gpl-101全氟聚醚润滑剂、fomblin yl vac 25/6 全氟聚醚润滑剂、fomblin yl vac14/6全氟聚醚润滑剂中的一种或多种。
9.权利要求1所述的氧化石墨烯基固液复合超滑表面在疏液防污、耐磨减阻、防冰除冰、自愈合、涂层长时间服役领域中的应用。
