超疏水表面的制備方法專利技術綜述

冷林霞

摘 要：超疏水表面應用前景廣泛，目前主要的超疏水表面的制備方法包括刻蝕法、模板法、溶膠-凝膠法、相分離法等。文章主要分析了超疏水表面的制備方法專利技術。

關鍵詞：超疏水表面；專利；制備方法

中圖分類號：T-18 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0016-02

引言

2008年春季，中國南方持續(xù)長達一個月的冰雪災害，因災死亡107人，直接經濟損失1111億元，研究防覆冰技術刻不容緩[1]。與此同時，隨著科學技術的不斷進步和生活水平的逐步提高，人們對物質文化的需求也越來越高，對于紡織品已不僅僅是為了防寒保暖，修飾的要求，還需要具有自清潔、抗污染、防雨/雪等功能[2][3]。超疏水材料（superhydrophobic surface）是一種具有自清潔、防霧防雪、防污染、防腐抗阻等特性的智能材料[4]，在工農業(yè)生產、生物醫(yī)學工程以及人們日常生活等方面都具有廣闊的應用前景[5]。

1 國內外超疏水表面制備方法的專利現狀分析

1.1 國內外超疏水表面制備方法的專利申請數量現狀分析

本文對2016年之前的超疏水表面制備方法的專利申請數量進行統(tǒng)計，如圖1所示，曲線1顯示了全球范圍內超疏水表面的制備方法申請量的年度分布，曲線2顯示了在中國范圍內申請量的年度分布。

在全球范圍內，超疏水表面的制備方法專利申請量總體呈上升趨勢，起始于上世紀五六十年代，但處于水平較低狀態(tài)，直至2000年后才有較大幅度上升，在2009-2013年間全球申請量迅速增長。而在中國國內的專利申請，由于國內相關研究起步較晚，上世紀90年代以前幾乎沒有專利申請，進入21世紀后，由于我國正式加入WTO，從此實施了保護知識產權的TPIPS協(xié)議，我國超疏水表面的制備方法的申請數量持續(xù)快速增長，特別是在2008年南方冰災后，超疏水表面成為國內研究的熱點。

1.2 國內外超疏水表面制備方法的專利申請地域現狀分析

本文通過分析2016年以前超疏水表面制備方法的專利申請地域進行分析，統(tǒng)計了超疏水表面制備方法在各地區(qū)的發(fā)展進程。

美國、中國、歐洲、日本和韓國排名在前，其占據了所有專利申請的91%，是超疏水材料最主要的技術市場。中國對于超疏水表面的研究雖然起步晚，但經過十幾年的發(fā)展，中國的專利申請量僅次于美國，占全球范圍內的19%。世界各國紛紛在中國申請專利保護，這不僅表明各國企業(yè)對中國市場的重視，同時表明隨著中國的專利制度不斷完善，各國企業(yè)都積極在中國進行專利技術保護，試圖占領中國的技術市場。

1.3 超疏水表面的制備方法的IPC分析

為了展現超疏水表面的制備方法領域整體專利技術的分布情況，本研究采用了IPC作為分類標準進行分析，借此可以對該領域各公司技術研發(fā)的重心點和研發(fā)熱點進行挖掘。

對于檢索到的專利文獻按照IPC分類進行整理，統(tǒng)計得出出現頻次前6位的IPC小類，分別是B81C1、B05D3、B05D5、C08F8、C23C28、B82Y40?？梢钥闯?，超疏水表面的制備方法的專利技術主要集中在微觀結構技術（B81C1、B82Y40）、對表面涂布液體或其他流體的一般工藝（B05D3、B05D5）、用后處理進行化學改性（C08F8）以及獲得二層疊加層的鍍覆（C23C28）等。

1.4 核心專利分析

根據數據庫中專利文獻的被引頻次數對本領域的專利申請進行排序，列舉出被引頻次數較多和同族申請較多的涉及不同制備方法的專利申請，見表1。

19世紀70年，德國科學家Wilhelm Bartholtt提出了荷葉效應，于1995年申請專利US6660363B1，提出了刻蝕法制備具有荷葉效應的仿生超疏水表面的制備方法，該專利在全球范圍內被引用256次，其被美國引用76次，被歐專局引用37次，被中國引用17次。

2000年，美國科學家BRINKER C J申請的專利US6270846B1，基于溶膠-凝膠法制備超疏水表面，被美國專利引用85次，被中國專利引用7次，被歐洲專利引用5次，被韓國專利引用2次，被德國專利引用3次，被日本專利和西班牙專利各引用2次。

2001年，美國科學家VEERASAMY VIJAYEN S申請專利US6284377B1，提供了一種通過噴砂、研磨等刻蝕方法粗糙化襯底，綜合了刻蝕法和生長法制備超疏水表面，疏水性能高，接觸角可達到175°，為超疏水表面的制備方法提供了一種新思路，其被美國專利引用64次，被歐洲專利引用8次，被中國專利引用3次。

2004年申請的美國專利US2006/0024508A1受到荷葉效應的啟發(fā)，該專利選擇的基材由至少兩種材料互穿組成，兩種材料具有不同的刻蝕選擇比，通過材料的刻蝕選擇比的差異可以制備出錐形納米量級的粗糙表面，該專利提出的制備方法針對抗凝血表面，防止血液凝結，可以作為血液裝置的表面涂層，拓展了超疏水表面的應用領域，其被美國專利引用31次，被韓國專利引用15次，被中國專利引用7次，被歐洲專利引用1次。

2009年，韓國專利KR10-1033273B1結合刻蝕法和模板法，通過化學腐蝕在金屬表面形成凹凸不規(guī)則的溝紋結構，然后向置于模板上的聚合物施加熱和壓力，移除模板即可得到超疏水的表面，對實現超疏水大批量、低成本、高質量生產提供了參考價值，其被中國專利引用11次，被美國專利引用5次，被韓國專利引用4次。

2 結束語

超疏水表面因其具有自潔凈、防霧防雪、防污染、抗腐蝕等有點，擁有廣泛的應用前景和商業(yè)價值，雖然，國內對于超疏水表面的制備方法進行了大量的研究工作，但是由于其結構的特殊性，制備成本高、周期長，并沒有被廣泛的應用，接下來的研究技術核心是降低超疏水表面制造成本、縮短制造周期，如此才能將超疏水表面推向國內外市場，實現商業(yè)應用。

參考文獻：

[1]閻映弟.新型超疏水涂層的微納結構設計及其表面防覆冰作用[D].浙江：浙江大學，2014：1-83.

[2]潘成玉.紡織品超疏水整理的專利技術綜述[J].當代化工，2015，44（4）：735-739.

[3]孟可可.仿生超疏水金屬表面的制備與性能研究[D].吉林：吉林大學，2014：1-119.

[4]陳恒真，耿鐵，張霞，等.超疏水表面研究進展[J].化學研究，2013，24（4）：434-440.

[5]楊艷麗，孫杰，錢坤.超疏水膜的相分離法制備及對棉織物的整理[J].印染，2014（6）：1-5.endprint