(19)国家知识产权局
国模王真
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210590885.X
(22)申请日 2022.05.27
(71)申请人 北京信息科技大学
地址 100083 北京市海淀区清河小营东路
12号
(72)发明人 李延生 高国伟
(74)专利代理机构 北京金智普华知识产权代理
有限公司 11401
专利代理师 皋吉甫
中国传媒大学高等职业技术学院(51)Int.Cl.
C09D 5/00(2006.01)
C09D 1/00(2006.01)
C09D 7/65(2018.01)
B05D 1/18(2006.01)
B05D 5/00(2006.01)
C03C 17/00(2006.01)C03C 23/00(2006.01)
(54)发明名称一种超疏水涂层的制备方法(57)摘要本发明属于超疏水涂层制备技术领域，具体涉及一种超疏水涂层的制备方法。制备双修饰纳米功能颗粒，所述双修饰纳米功能颗粒包括疏水长碳链分子、DNA单链分子两种修饰；在基底表面修饰不同长度的DNA单链分子，在基底表面修饰的DNA单链分子和所述双修饰纳米功能颗粒中的DNA单链分子互补配对，获得超疏水涂层。本发明提供的方法通过核酸交联制备超疏水纳米涂层，能够通过调节核酸链的长短更加准确的控制涂层粗糙程度；基于核酸分子的延展性，通过核酸交联的制备的纳米涂层具有良好的韧性和耐用性；不需要其他固化条件以及无需采用环境不友 好的试剂。权利要求书2页 说明书3页 附图4页CN 115109447 A 2022.09.27
C N 115109447
A
1.一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
制备双修饰纳米功能颗粒，所述双修饰纳米功能颗粒表面包括疏水长碳链分子、不同长度的DNA单链分子两种修饰；
在基底表面修饰不同长度的DNA单链分子，获得修饰有DNA单链的基底；在基底表面修饰的DNA单链分子和所述双修饰纳米功能颗粒中的DNA单链分子互补配对；
将修饰有DNA单链的基底浸泡在含有双修饰纳米功能颗粒的溶液中，反应一定时间后取出吹干，得到超疏水涂层。
2.根据权利要求1所述一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括：
(1)制备双修饰纳米功能颗粒：在二氧化硅分散液中加入能够与核酸枝接的环氧基三甲氧基硅烷，反应一定时间后，加入十八烷基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷，反应一定时间，进行真空干燥，获得包括疏水长碳链分子的初次修饰纳米颗粒；将干燥后的初次修饰纳米颗粒分散在吐温20水溶
液中，加入3`端修饰氨基的不同长度的DNA单链分子，反应一定时间后，获得含有双修饰纳米功能颗粒的溶液；
(2)制备修饰有DNA链的基底：将玻璃基底采用等离子处理后，浸泡在环氧基三甲氧基硅烷溶液中一定时间，取出洗净吹干后，浸泡在含有不同长度的DNA单链分子的溶液中反应一定时间，以在基底表面修饰不同长度的DNA单链分子，获得修饰有DNA单链的基底；
其中，在基底表面修饰的不同长度的DNA单链分子分别和所述双修饰纳米功能颗粒中的不同长度的DNA单链分子互补配对；
(3)将修饰有DNA链的基底浸泡在含有双修饰纳米功能颗粒的溶液中，反应一定时间后取出吹干，得到超疏水涂层。
3.根据权利要求2所述一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述二氧化硅分散液中二氧化硅粒径为4‑40nm，比表面积为160‑650m2/g；二氧化硅分散液中二氧化硅质量分数为0.1‑2％；
环氧基三甲氧基硅烷的加入量是二氧化硅分散液质量的0.001‑0.01％，加入环氧基三甲氧基硅烷的反应时间为2‑4h；
十八烷基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷的加入量是二氧化硅分散液质量的0.1‑5％，加入十八烷基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷的反应时间为4‑6h；
将干燥后的初次修饰纳米颗粒分散在质量分数为5％的吐温20水溶液中，获得的溶液中，初次修饰纳米颗粒的浓度是0.5‑2％，加入终浓度为5‑20uM的3`端修饰氨基的DNA单链分子，反应8‑24h后，获得含有双修饰纳米功能颗粒的溶液。
4.根据权利要求2所述一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，环氧基三甲氧基硅烷溶液的质量浓度为0.1‑5％，玻璃基底浸泡在环氧基三甲氧基硅烷溶液中时间是4‑12h；浸泡在含有不同长度的DNA单链分子的溶液中的反应时间是4‑5h。
5.根据权利要求2所述一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，双修饰纳米功能颗粒的溶液的质量浓度为1‑5％，浸泡时间为0.5‑2h。
6.根据权利要求2所述一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含有不同长度的DNA单链分子的溶液中，包括至少3种不同长度的DNA单链分子；
当含有三种不同长度的DNA单链分子时，不同长度DNA单链分布为(4‑10)bp:(11‑20) bp：(21‑30)bp＝(2‑5)：(5‑10)：(8‑12)；
当含有四种不同长度的DNA单链分子时，不同长度DNA单链分布为(4‑10)bp:(11‑20) bp：(21‑30)bp：(31‑40)bp＝(2‑5)：(5‑10)：(8‑12)：(5‑8)。
7.根据权利要求6所述一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含有不同长度的DNA单链分子的溶液中，当含有三种不同长度的DNA单链分子时，不同长度DNA单链分布为5bp:15bp:30bp＝2:5:8；
新乡地震当含有四种不同长度的DNA单链分子时，不同长度DNA单链分布为5bp:15bp:30bp：35bp ＝2:5:8:6。
8.根据权利要求1所述一种超疏水涂层的制备方法，其特征在于，通过调节不同长度的DNA单链分子的长短及比例能够准确控制超疏水涂层的粗糙程度。
一种超疏水涂层的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于超疏水涂层制备技术领域，具体涉及一种超疏水涂层的制备方法。
背景技术
[0002]受以“荷叶效应”为代表的超疏水现象启发，几十年来，超疏水材料制备技术迅猛发展。目前研究人员已利用多种措施研制超疏水表面，如物理中的激光蚀刻和模板蚀刻、化学中的电化学沉积和化学蚀刻等。从制备方案、疏水效果等方面进行大量改进，以期获取成本低廉、制备简单、可投入大规模使用的持久性超疏水表面。
[0003]但是，现有技术无法实现超疏水表面粗糙度在分子尺度的精准控制，这不利于推动超疏水理论模型的进一步完善。
发明内容
[0004]针对上述技术问题，本发明提供一种超疏水涂层的制备方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种超疏水涂层的制备方法，所述方法包括：
[0007]制备双修饰纳米功能颗粒，所述双修饰纳米功能颗粒表面包括疏水长碳链分子、不同长度的DNA单链分子两种修饰；
[0008]在基底表面修饰不同长度的DNA单链分子，获得修饰有DNA单链的基底；在基底表面修饰的DNA单链分子和所述双修饰纳米功能颗粒中的DNA单链分子互补配对；
[0009]将修饰有DNA单链的基底浸泡在含有双修饰纳米功能颗粒的溶液中，反应一定时间后取出吹干，得到超疏水涂层。
[0010]进一步地，所述方法具体包括：
[0011](1)制备双修饰纳米功能颗粒：在二氧化硅分散液中加入能够与核酸枝接的环氧基三甲氧基硅烷，反应一定时间后，加入十八烷基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷，反应一定时间，进行真空干燥，获得包括疏水长碳链分子的初次修饰纳米颗粒；将干燥后的初次修饰纳米颗粒分散在吐温20水溶液中，加入3`端修饰氨基的不同长度的DNA单链分子，反应一定时间后，获得含有双修饰纳米功能颗粒的溶液；
[0012](2)制备修饰有DNA链的基底：将玻璃基底采用等离子处理后，浸泡在环氧基三甲氧基硅烷溶液中一定时间，取出洗净吹干后，浸泡在含有不同长度的DNA单链分子的溶液中反应一定时间，以在基底表面修饰不同长度的DNA单链分子，获得修饰有DNA单链的基底；[0013]其中，在基底表面修饰的不同长度的DNA单链分子分别和所述双修饰纳米功能颗粒中的不同长度的DNA单链分子互补配对；
[0014](3)将修饰有DNA链的基底浸泡在含有双修饰纳米功能颗粒的溶液中，反应一定时间后取出吹干，得到超疏水涂层。
[0015]进一步地，步骤(1)中，所述二氧化硅分散液中二氧化硅粒径为4‑40nm，比表面积为160‑650m2/g；二氧化硅分散液中二氧化硅质量分数为0.1‑2％；
[0016]环氧基三甲氧基硅烷的加入量是二氧化硅分散液质量的0.001‑0.01％，加入环氧基三甲氧基硅烷的反应时间为2‑4h；
[0017]十八烷基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷的加入量是二氧化硅分散液质量的0.1‑5％，加入十八烷基三甲氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷的反应时间为4‑6h；
[0018]将干燥后的初次修饰纳米颗粒分散在质量分数为5％的吐温20水溶液中，获得的溶液中，初次修饰纳米颗粒的浓度是0.5‑2％，加入终浓度5‑20uM 3`端修饰氨基的DNA单链分子，反应8‑24h后，获得含有双修饰纳米功能颗粒的溶液。黄汉清
[0019]进一步地，步骤(2)中，环氧基三甲氧基硅烷溶液的质量浓度为0.1‑5％，玻璃基底浸泡在环氧基三甲氧基硅烷溶液中时间是4‑12h；浸泡在含有不同长度的DNA单链分子的溶液中的反应时间是4‑5h。
[0020]进一步地，步骤(3)中，双修饰纳米功能颗粒的溶液的质量浓度为1‑5％，浸泡时间为0.5‑2h。
[0021]进一步地，步骤(2)中，所述含有不同长度的DNA单链分子的溶液中，包括至少3种不同长度的D
NA单链分子；
[0022]当含有三种不同长度的DNA单链分子时，不同长度DNA单链分布为(4‑10)bp:(11‑20)bp：(21‑30)bp＝(2‑5)：(5‑10)：(8‑12)；
泰晤士报高等教育[0023]当含有四种不同长度的DNA单链分子时，不同长度DNA单链分布为(4‑10)bp:(11‑20)bp：(21‑30)bp：(31‑40)bp＝(2‑5)：(5‑10)：(8‑12)：(5‑8)。
[0024]进一步地，步骤(2)中，所述含有不同长度的DNA单链分子的溶液中，当含有三种不同长度的DNA单链分子时，不同长度DNA单链分布为5bp:15bp:30bp＝2:5:8；
[0025]当含有四种不同长度的DNA单链分子时，不同长度DNA单链分布为5bp:15bp:30bp：35bp＝2:5:8:6。
[0026]设计配对DNA链的TM值高于35摄氏度，非配对DNA链结合的TM值低于20摄氏度；TM 值即DNA熔解温度，指把DNA的双螺旋结构在热变性过程中紫外吸收值达到最大值的1/2时的温度。
[0027]进一步地，通过调节不同长度的DNA单链分子的长短及比例能够准确控制超疏水涂层的粗糙程度。
[0028]本发明的有益技术效果：
[0029](1)本发明提供的方法通过核酸交联制备超疏水纳米涂层，能够通过调节不同长度核酸链的比例更加准确的控制涂层粗糙程度；
[0030](2)本发明提供的方法中，基于核酸分子的延展性，通过核酸交联的制备的纳米涂层具有良好的韧性和耐用性；
[0031](3)本发明提供的方法采用核酸交联制备超疏水纳米涂层，不需要其他固化条件以及无需采用环境不友好的试剂。
星标邮件
附图说明
[0032]图1为本发明实施例一种超疏水涂层的制备方法制备获得的超疏水纳米涂层结构示意图；
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