一种超疏水性表面加工方法和系统、及材料件

本发明涉及材料加工，特别是涉及一种超疏水性表面加工方法和系统、以及具有超疏水性表面的材料件。

背景技术：

1、近年来风光新能源发电行业发展迅猛，但对高海拔山区的风能、太阳能进行利用时，面临秋冬季节高湿极寒环境下的发电能源装备覆冰问题。发电能源装备覆冰严重威胁电网的安全、稳定运行，极易引发断线、倒塔、闪络跳闸、风机停运等灾害事故，进而造成大面积停电，使国民经济蒙受巨大损失。

2、针对电网覆冰防御，长期以来国内外开展了持续性研究，在机械、电磁、热力、新材料等领域均取得了一定的突破，先后形成了机械除冰、气囊除冰、短路电流融冰、电磁脉冲除冰、扩径导线防冰、正交双摆重锤防冰、涂覆超疏水涂料与发热涂料等电网防冰方案。然而，当前各种电网覆冰防御方法或多或少均存在一定的局限性，且受到使用环境等因素的限制。以直流融冰技术为例，该项技术需要停电作业、操作复杂费时、存在设备庞大笨重等不足。

3、基于对已有电网防冰、除冰方案的分析，当前能应用于工程实际的电网抗冰方法并不多，且基本上都需要在停电状态下才能实施，普遍存在能耗高、效率低、维护复杂等不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种超疏水性表面加工方法和系统、以及具有超疏水性表面的材料件，可以将材料件的表面加工形成超疏水性表面，将该材料件表面应用于电网中的能源设备，能够有效抑制能源设备表面覆冰的形成与发展，显著提升电网的防冰效果，降低电网防冰难度。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种超疏水性表面加工方法，包括：

3、对待加工材料件的表面涂覆光刻胶层；

4、对所述光刻胶层进行光刻去除所述待加工材料件的表面上设定区域的光刻胶层，以形成至少在一个方向上的尺寸均为微米量级的光刻胶区域和非光刻胶区域的光刻图案层；

5、利用等离子体对所述待加工材料件的表面进行轰击刻蚀，在所述待加工材料件上的所述非光刻胶区域加工形成凹槽，以使所述待加工材料件的表面形成微米量级的疏水凹凸结构。

6、在本技术的一种可选地实施例中，所述待加工材料件为硅材料件、二氧化硅材料件、铝材料件或铜材料件中的任意一种材料件。

7、在本技术的一种可选地实施例中，对待加工材料件的表面涂覆光刻胶层，包括：

8、在所述待加工材料件的表面涂覆厚度为10μm~25μm的所述光刻胶层；

9、对所述光刻胶层进行光刻去除所述待加工材料件的表面上设定区域的光刻胶层，以形成至少在一个方向上的尺寸均为微米量级的光刻胶区域和非光刻胶区域的光刻图案层，包括：

10、对所述光刻胶层进行光刻，在所述待加工材料件的表面形成所述光刻胶区域和所述非光刻胶区域交替分布的所述光刻图案层；其中，所述光刻胶区域和所述非光刻胶区域为相互平行的条形区域，且所述光刻胶区域的宽度为2μm~5μm；所述非光刻胶区域的宽度为4μm~7μm；

11、利用等离子体对所述待加工材料件的表面进行轰击刻蚀，在所述待加工材料件上的所述非光刻胶区域加工形成凹槽，包括：

12、利用等离子体对所述待加工材料件的表面的所述非光刻胶区域进行轰击刻蚀，形成深度为7μm~11μm的凹槽。

13、在本技术的一种可选地实施例中，对待加工材料件的表面涂覆光刻胶层之前，还包括：

14、将所述待加工材料件置于乙醇和去离子水的混合清洗液中；

15、对所述混合清洗液进行超声波振动，以清洗所述待加工材料件；

16、对清洗后的所述待加工材料件进行烘干。

17、在本技术的一种可选地实施例中，利用等离子体对所述待加工材料件的表面进行轰击刻蚀，在所述待加工材料件上的所述非光刻胶区域加工形成凹槽，包括：

18、预先根据所述待加工材料件的理化性质参数，确定等离子体参数；

19、将所述待加工材料件置于等离子体发生装置中的第一电极板上；

20、向所述等离子体发生装置的腔体内充入反应气体和惰性气体，并控制调节所述等离子体发生装置的工作参数，使得所述反应气体在所述等离子体发生装置的腔体内产生满足所述等离子体参数的等离子体；

21、利用所述第一电极板和第二电极板之间的电场驱动所述等离子体对所述待加工材料件上的所述非光刻胶区域进行轰击形成所述凹槽。

22、在本技术的一种可选地实施例中，所述理化性质参数至少包括材料硬度参数；

23、所述等离子体参数包括等离子密度、等离子温度和活性粒子含量；

24、预先根据所述待加工材料件的理化性质参数，确定等离子体参数，包括：

25、预先按照所述等离子密度、所述等离子温度和所述活性粒子含量均与所述材料硬度参数成正比确定所述等离子体参数。

26、在本技术的一种可选地实施例中，预先根据所述待加工材料件的理化性质参数，确定等离子体参数，包括：

27、当所述材料硬度参数在高硬度范围内和/或所述待加工材料件为金属材料件，则确定所述等离子密度在高密度范围内，所述等离子温度在高温度范围内；

28、其中，所述高硬度范围为大于等于800帕斯卡；

29、所述高密度范围为1011cm-3~1012cm-3；

30、所述高温度范围为5ev~10ev。

31、在本技术的一种可选地实施例中，所述反应气体包括氧气、活性氯气体或氟基气体中至少一种气体。

32、一种具有超疏水性表面的材料件，所述材料件的表面为采用如上任一项所述超疏水性表面加工方法进行加工形成的。

33、一种超疏水性表面加工系统，用于实现如上任一项所述的超疏水性表面加工方法，所述加工系统包括用于对待加工材料件的表面刻蚀形成光刻图案层的光刻设备；等离子体发生装置；和所述等离子体发生装置相连通的反应气体供应设备；和所述等离子体发生装置相连通的抽真空设备。

34、本发明所提供的一种超疏水性表面加工方法、系统、以及具有超疏水性表面的材料件，该加工方法包括：对待加工材料件的表面涂覆光刻胶层；对光刻胶层进行光刻去除待加工材料件的表面上设定区域的光刻胶层，以形成至少在一个方向上的尺寸均为微米量级的光刻胶区域和非光刻胶区域的光刻图案层；利用等离子体对待加工材料件的表面进行轰击刻蚀，在待加工材料件上的非光刻胶区域加工形成凹槽，以使待加工材料件的表面形成微米量级的疏水凹凸结构。

35、本技术中先对待加工材料件的表面涂覆光刻胶并对特定区域的光刻胶层进行光刻去除，从而形成光刻图案层；该光刻图案层相当于掩膜层，在利用等离子体对待加工材料件的表面进行轰击刻蚀时，该等离子体也即可仅仅对光刻图案层中的非光刻胶区域进行刻蚀形成具有一定深度的凹槽，由此使得整个待加工材料件的刻蚀区域（即凹槽）和非刻蚀区域共同形成了微米量级的凹凸结构，这一凹凸结构也即具有超疏水功能的结构层。由此，当经过本技术中的加工方法进行加工后的待加工材料件也即具有超疏水性表面，将这一待加工材料件用于制备风电、光伏等能源设备中，也即可在很大程度上避免各种电网设备表面结冰，降低电网抗冰难度。