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(xiàn)狀分析

1.1 國內外超疏水表面制備方法的專利申請數(shù)量現(xiàn)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(shù)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(shù)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(xiàn)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(jù)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(xiàn)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(xiàn)頻次前6位的IPC小類，分別是B81C1、B05D3、B05D5、C08F8、C23C28、B82Y40。可以看出，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(jù)數(shù)據(jù)庫中專利文獻的被引頻次數(shù)對本領域的專利申請進行排序，列舉出被引頻次數(shù)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(xiàn)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(xiàn)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