冷林霞

摘 要：超疏水表面應(yīng)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(shù)。

關(guān)鍵詞：超疏水表面；專利；制備方法

中圖分類號(hào)：T-18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0016-02

引言

2008年春季，中國(guó)南方持續(xù)長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的冰雪災(zāi)害，因?yàn)?zāi)死亡107人，直接經(jīng)濟(jì)損失1111億元，研究防覆冰技術(shù)刻不容緩[1]。與此同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和生活水平的逐步提高，人們對(duì)物質(zhì)文化的需求也越來越高，對(duì)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生物醫(yī)學(xué)工程以及人們?nèi)粘Ｉ畹确矫娑季哂袕V闊的應(yīng)用前景[5]。

1 國(guó)內(nèi)外超疏水表面制備方法的專利現(xiàn)狀分析

1.1 國(guó)內(nèi)外超疏水表面制備方法的專利申請(qǐng)數(shù)量現(xiàn)狀分析

本文對(duì)2016年之前的超疏水表面制備方法的專利申請(qǐng)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖1所示，曲線1顯示了全球范圍內(nèi)超疏水表面的制備方法申請(qǐng)量的年度分布，曲線2顯示了在中國(guó)范圍內(nèi)申請(qǐng)量的年度分布。

在全球范圍內(nèi)，超疏水表面的制備方法專利申請(qǐng)量總體呈上升趨勢(shì)，起始于上世紀(jì)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(qǐng)量迅速增長(zhǎng)。而在中國(guó)國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)，由于國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步較晚，上世紀(jì)90年代以前幾乎沒有專利申請(qǐng)，進(jìn)入21世紀(jì)后，由于我國(guó)正式加入WTO，從此實(shí)施了保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TPIPS協(xié)議，我國(guó)超疏水表面的制備方法的申請(qǐng)數(shù)量持續(xù)快速增長(zhǎng)，特別是在2008年南方冰災(zāi)后，超疏水表面成為國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。

1.2 國(guó)內(nèi)外超疏水表面制備方法的專利申請(qǐng)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(qǐng)地域進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)了超疏水表面制備方法在各地區(qū)的發(fā)展進(jìn)程。

美國(guó)、中國(guó)、歐洲、日本和韓國(guó)排名在前，其占據(jù)了所有專利申請(qǐng)的91%，是超疏水材料最主要的技術(shù)市場(chǎng)。中國(guó)對(duì)于超疏水表面的研究雖然起步晚，但經(jīng)過十幾年的發(fā)展，中國(guó)的專利申請(qǐng)量?jī)H次于美國(guó)，占全球范圍內(nèi)的19%。世界各國(guó)紛紛在中國(guó)申請(qǐng)專利保護(hù)，這不僅表明各國(guó)企業(yè)對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的重視，同時(shí)表明隨著中國(guó)的專利制度不斷完善，各國(guó)企業(yè)都積極在中國(guó)進(jìn)行專利技術(shù)保護(hù)，試圖占領(lǐng)中國(guó)的技術(shù)市場(chǎng)。

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(lǐng)域整體專利技術(shù)的分布情況，本研究采用了IPC作為分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，借此可以對(duì)該領(lǐng)域各公司技術(shù)研發(fā)的重心點(diǎn)和研發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行挖掘。

對(duì)于檢索到的專利文獻(xiàn)按照IPC分類進(jìn)行整理，統(tǒng)計(jì)得出出現(xiàn)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(shù)主要集中在微觀結(jié)構(gòu)技術(shù)（B81C1、B82Y40）、對(duì)表面涂布液體或其他流體的一般工藝（B05D3、B05D5）、用后處理進(jìn)行化學(xué)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(xiàn)的被引頻次數(shù)對(duì)本領(lǐng)域的專利申請(qǐng)進(jìn)行排序，列舉出被引頻次數(shù)較多和同族申請(qǐng)較多的涉及不同制備方法的專利申請(qǐng)，見表1。

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

2000年，美國(guó)科學(xué)家BRINKER C J申請(qǐng)的專利US6270846B1，基于溶膠-凝膠法制備超疏水表面，被美國(guó)專利引用85次，被中國(guó)專利引用7次，被歐洲專利引用5次，被韓國(guó)專利引用2次，被德國(guó)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(guó)科學(xué)家VEERASAMY VIJAYEN S申請(qǐng)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(zhǎng)法制備超疏水表面，疏水性能高，接觸角可達(dá)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(guó)專利引用64次，被歐洲專利引用8次，被中國(guó)專利引用3次。

2004年申請(qǐng)的美國(guó)專利US2006/0024508A1受到荷葉效應(yīng)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(jí)的粗糙表面，該專利提出的制備方法針對(duì)抗凝血表面，防止血液凝結(jié)，可以作為血液裝置的表面涂層，拓展了超疏水表面的應(yīng)用領(lǐng)域，其被美國(guó)專利引用31次，被韓國(guó)專利引用15次，被中國(guó)專利引用7次，被歐洲專利引用1次。

2009年，韓國(guó)專利KR10-1033273B1結(jié)合刻蝕法和模板法，通過化學(xué)腐蝕在金屬表面形成凹凸不規(guī)則的溝紋結(jié)構(gòu)，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(duì)實(shí)現(xiàn)超疏水大批量、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)提供了參考價(jià)值，其被中國(guó)專利引用11次，被美國(guó)專利引用5次，被韓國(guó)專利引用4次。

2 結(jié)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(diǎn)，擁有廣泛的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值，雖然，國(guó)內(nèi)對(duì)于超疏水表面的制備方法進(jìn)行了大量的研究工作，但是由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，制備成本高、周期長(zhǎng)，并沒有被廣泛的應(yīng)用，接下來的研究技術(shù)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(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]閻映弟.新型超疏水涂層的微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其表面防覆冰作用[D].浙江：浙江大學(xué)，2014：1-83.

[2]潘成玉.紡織品超疏水整理的專利技術(shù)綜述[J].當(dāng)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(xué)，2014：1-119.

[4]陳恒真，耿鐵，張霞，等.超疏水表面研究進(jìn)展[J].化學(xué)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(duì)棉織物的整理[J].印染，2014（6）：1-5.endprint