一种水下油运输功能性结构及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种水下油运输功能性结构及其制备方法和应用，属于机械表面工程技术领域。本发明提供的水下油运输功能性结构包括水下超亲油楔形区域和设置在所述水下超亲油楔形区域外围的水下超疏油区域；其中，所述水下超亲油楔形区域由阵列分布的楔形微结构形成，所述楔形微结构包括多个串联的楔形沟槽，串联的相邻两个楔形沟槽中，沿水下油运输方向，一个楔形沟槽的宽端与另一个楔形沟槽的窄端通过过渡圆弧连接；且每个楔形沟槽的底部设置有平行排布的阵列微沟道。本发明提供的功能性结构能够实现水下油的定向、长距离输送，尤其针对重油仍具有较好的定向输送效果，对于油水分离、水下油滴的操纵具有重要意义。

权利要求

1.一种水下油运输功能性结构，包括水下超亲油楔形区域和设置在所述水下超亲油楔形区域外围的水下超疏油区域；其中，所述水下超亲油楔形区域由阵列分布的楔形微结构形成，所述楔形微结构包括多个串联的楔形沟槽，串联的相邻两个楔形沟槽中，沿水下油运输方向，一个楔形沟槽的宽端与另一个楔形沟槽的窄端通过过渡圆弧连接；且每个楔形沟槽的底部设置有平行排布的阵列微沟道；

每个所述楔形沟槽的楔角独立地为0.5°10°，深度独立地为‑800 800μm，长度独立地~ ~

为0.1 50mm，沟槽宽度独立地为1μm 10mm；

~ ~

所述阵列微沟道中每个微沟道的深度独立地为‑880 550μm，相邻微沟道之间的距离为~

10 100μm；所述微沟道是亲水的；

~

所述过渡圆弧的半径为0.1 15mm。

~

2.根据权利要求1所述的水下油运输功能性结构，其特征在于，所述楔形沟槽的阵列周期为2μm 6mm；所述阵列分布的楔形微结构的周期为10μm 10mm。

~ ~

3.根据权利要求1 2任一项所述的水下油运输功能性结构，其特征在于，所述水下超疏~

油区域和水下超亲油楔形区域的面积比为0.5 10：1。

~

4.权利要求1 3任一项所述水下油运输功能性结构的制备方法，包括以下步骤：~

在基底的表面分别制备水下超亲油楔形区域和设置在所述水下超亲油楔形区域外围的水下超疏油区域，在基底的表面形成水下油运输功能性结构；其中，制备所述水下超亲油楔形区域的方法包括激光液相加工法，制备所述水下超疏油区域的方法包括激光直写加工法。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述激光液相加工法在浓度为0.4~

2wt%的氟化液中进行，所述基底的待加工表面距离氟化液液面0.5 5mm。

~

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述激光液相加工法的条件包括：皮秒激光脉冲能量为2 1000mJ，脉宽为50fs 24ps，重复频率为10 2000Hz；扫描方式为单一~ ~ ~

水平或单一竖直填充扫描，扫描间距为10 50μm。

~

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述激光直写加工法的操作条件包括：激光波长为1060nm，激光功率为26W；扫描方式为水平和竖直依次交替正交填充扫描，扫描间距为10 50μm。

~

8.权利要求1 3任一项所述水下油运输功能性结构或权利要求4 7任一项所述制备方~ ~

法制备得到的水下油运输功能性结构在水下油运输中的应用。

说明书

一种水下油运输功能性结构及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及机械表面工程技术领域，尤其涉及一种水下油运输功能性结构及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 医疗上需要在水环境中将某些大分子蛋白质等生物样品(本质上是高粘度的油)输运到特定位置发生化学反应，随后将反应后的溶液输运到另一特定位置，以实现对生物
样品的定点检测(Point of care，POC)。如果用现有的移液器进行转移，不仅存在价格昂贵
的问题，还需要专业的操作人员，而且也容易对生物样品造成破坏。

[0003] 除移液器外，现有的大多数液体转移技术都需要外界能量的介入，造成不必要的能量浪费。Xing Li等(Bioinspired Topological Surface for Directional Oil 
Lubrication，DOI:10.1021/acsami.9b20345)公开了一种可以实现无泵输运的功能性表
面，但是存在运输距离短的问题。因而，需要一种在基底自身作用下能够实现水下油自输运
的功能性结构，以提高生物检测的效率和准确性。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种水下油运输功能性结构及其制备方法和应用，本发明提供的功能性结构可以实现水下油定向、长距离无损输运。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

[0006] 本发明提供了一种水下油运输功能性结构，包括水下超亲油楔形区域和设置在所述水下超亲油楔形区域外围的水下超疏油区域；其中，所述水下超亲油楔形区域由阵列分
布的楔形微结构形成，所述楔形微结构包括多个串联的楔形沟槽，串联的相邻两个楔形沟
槽中，沿水下油运输方向，一个楔形沟槽的宽端与另一个楔形沟槽的窄端通过过渡圆弧连
接；且每个楔形沟槽的底部设置有平行排布的阵列微沟道。

[0007] 优选地，每个所述楔形沟槽的楔角独立地为0.5°～10°，深度独立地为‑800～800μm，长度独立地为0.1～50mm，沟槽宽度独立地为1μm～10mm；

[0008] 所述阵列微沟道中每个微沟道的深度独立地为‑880～550μm，相邻微沟道之间的距离为10～100μm。

[0009] 优选地，所述过渡圆弧的半径为0.1～15mm。

[0010] 优选地，所述楔形沟槽的阵列周期为2μm～6mm；所述阵列分布的楔形微结构的周期为10μm～10mm。

[0011] 优选地，所述水下超疏油区域和水下超亲油楔形区域的面积比为0.5～10：1。

[0012] 本发明提供了上述技术方案所述水下油运输功能性结构的制备方法，包括以下步骤：

[0013] 在基底的表面分别制备水下超亲油楔形区域和设置在所述水下超亲油楔形区域外围的水下超疏油区域，在基底的表面形成水下油运输功能性结构；其中，制备所述水下超
亲油楔形区域的方法包括激光液相加工法，制备所述水下超疏油区域的方法包括激光直写
加工法。

[0014] 优选地，所述激光液相加工法在浓度为0.4～2wt％的氟化液中进行，所述基体的待加工表面距离氟化液液面0.5～5mm。

[0015] 优选地，所述激光液相加工法的条件包括：皮秒激光脉冲能量为2～1000mJ，脉宽为50fs～24ps，重复频率为10～2000Hz；扫描方式为单一水平或单一竖直填充扫描，扫描间
距为10～50μm。

[0016] 优选地，所述激光直写加工法的操作条件包括：激光波长为1060nm，激光功率为26W；扫描方式为水平和竖直依次交替正交填充扫描，扫描间距为10～50μm。

[0017] 本发明提供了上述技术方案所述水下油运输功能性结构或上述技术方案所述制备方法制备得到的水下油运输功能性结构在水下油运输中的应用。

[0018] 本发明提供了一种水下油运输功能性结构，包括水下超亲油楔形区域和设置在所述水下超亲油楔形区域外围的水下超疏油区域；其中，所述水下超亲油楔形区域由阵列分
布的楔形微结构形成，所述楔形微结构包括多个串联的楔形沟槽，串联的相邻两个楔形沟
槽中，沿水下油运输方向，一个楔形沟槽的宽端与另一个楔形沟槽的窄端通过过渡圆弧连
接；且每个楔形沟槽的底部设置有平行排布的阵列微沟道。本发明提供的功能性结构能够
实现水下油的定向、长距离无泵输送，尤其针对重油仍具有较好的定向输送效果，对于油水
分离、水下油滴的操纵具有重要意义。具体的，本发明提供的功能性结构中，水下超疏油区
域处于水下超疏油状态，水下超亲油楔形区域处于水下超亲油状态，使用时，处于楔形沟槽
窄端的油滴会沿着楔形沟槽铺展成前后端半径呈梯度的形状，液滴会与楔形沟槽的两侧壁
(即楔形的两个腰)接触产生三相接触线，因此油滴会在沿着楔形轮廓线，即三相接触线处
产生沿着沟槽方向的拉普拉斯压差梯度，油滴在该梯度产生的毛细力作用下可以自动由楔
形沟槽窄端被输运到宽端，串联的相邻两个楔形沟槽通过过渡圆弧连接，当油滴由单个楔
形沟槽的窄端运输至宽端时，油滴会通过过渡圆弧进入下一个楔形沟槽的窄端，从而实现
油滴在下一个楔形沟槽的运输，以此循环，可以实现水下油定向、长距离无损输运。本发明
提供的水下油运输功能性结构中，过渡圆弧的存在可以使得运输到单个楔形沟槽宽端的油
滴最大限度地克服由宽端到下一个楔形沟槽窄端输运的能量壁垒，从而实现将油滴顺利从
前一个楔形沟槽输运到下一个楔形沟槽，进而实现长距离输运。本发明提供的水下油运输
功能性结构中，楔形沟槽底部的微沟道是亲水的，使水可以进入到微沟道的内部，起到减少
油滴与楔形沟槽表面接触的作用，从而减少输运时的摩擦阻力，促进油的自输送。本发明提
供的水下油运输功能性结构中，水下超疏油区域的作用是将油滴限制在水下超亲油楔形区
域内部，从而在楔形沟槽的作用下使得油滴呈现出一定的半径梯度，进而产生拉普拉斯压
差梯度提供驱动力，实现油的自输运；同时，水下超疏油区域也会使得油滴沿三相接触线处
的流动阻力变小，从而促进油的自输运。

[0019] 进一步地，本发明通过调节楔形沟槽的尺寸参数，有利于促进油滴从窄端向宽端的运输，实现水下重油(即高粘度油)的运输；通过调节楔形微结构中楔形沟槽的串联个数
以及过渡圆弧半径尺寸，有利于实现高粘度油的长距离运输。

附图说明

[0020] 图1为本发明提供的功能性结构中2个串联楔形沟槽以及单个楔形沟槽的示意图；

[0021] 图2为本发明提供的功能性结构中楔形沟槽深度、微沟道深度以及相邻微沟道之间距离的示意图；

[0022] 图3为本发明中功能性结构实现水下油定向输运的原理示意图；

[0023] 图4为本发明中功能性结构实现水下油长距离输运的原理示意图；

[0024] 图5为本发明中功能性结构的制备流程图；

[0025] 图6为本发明实施例1制备的功能性结构的微观形貌示意图；

[0026] 图7为本发明实施例1制备的功能性结构的SEM图。

具体实施方式

[0027] 本发明提供了一种水下油运输功能性结构，包括水下超亲油楔形区域和设置在所述水下超亲油楔形区域外围的水下超疏油区域；其中，所述水下超亲油楔形区域由阵列分
布的楔形微结构形成，所述楔形微结构包括多个串联的楔形沟槽，串联的相邻两个楔形沟
槽中，沿水下油运输方向，一个楔形沟槽的宽端与另一个楔形沟槽的窄端通过过渡圆弧连
接；且每个楔形沟槽的底部设置有平行排布的阵列微沟道。

[0028] 本发明提供的水下油运输功能性结构包括水下超亲油楔形区域和设置在所述水下超亲油楔形区域外围的水下超疏油区域，所述水下超疏油区域和水下超亲油楔形区域的
面积比优选为0.5～10：1，更优选为2～10：1，进一步优选为3～4：1。

[0029] 图1为本发明提供的功能性结构中2个串联楔形沟槽以及单个楔形沟槽的示意图，图1中的(a)为2个串联楔形沟槽的示意图，(b)为单个楔形沟槽的示意图；图2为本发明提供
的功能性结构中楔形沟槽深度、微沟道深度以及相邻微沟道之间距离的示意图，下面结合
图1～2对本发明提供的功能性结构中水下超亲油楔形区域进行说明。在本发明中，每个所
述楔形沟槽的楔角独立地优选为0.5°～10°，更优选为1°～5°，进一步优选为3°～4°，所述
楔形沟槽的楔角具体是指楔形的两个腰形成的夹角；每个所述楔形沟槽的长度独立地优选
为0.1～50mm，更优选为1～40mm，进一步优选为5～30mm；沟槽宽度独立地优选为1μm～
10mm，更优选为5μm～8mm，进一步优选为1～5mm，所述沟槽宽度具体是指楔形沟槽的窄端边
长的长度。在本发明中，每个所述楔形沟槽的深度独立地优选为‑800～800μm，更优选为‑
200～500μm，进一步优选为120～300μm；本发明所述楔形沟槽的深度具体是指水下超疏油
区域顶部与楔形沟槽底部之间的垂直高度(如图2所示)；当所述楔形沟槽的深度为负数时，
具体是指水下超亲油楔形区域高于周围的水下超疏油区域。本发明对所述楔形沟槽的串联
个数没有特殊限定，具体可以串联4～8个。

[0030] 在本发明中，每个楔形沟槽的底部设置有平行排布的阵列微沟道，所述阵列微沟道中每个微沟道的深度独立地优选为‑880～550μm，更优选为‑300～200μm，进一步优选为
50～80μm；相邻微沟道之间的距离优选为10～100μm，更优选为50～80μm，其中，相邻微沟道
之间的距离具体是指相邻微沟道顶部之间的距离(如图2所示)。

[0031] 在本发明中，当水下超亲油楔形区域高于周围水下超疏油区域的时候，此时微沟道的深度等于楔形沟槽的深度；当水下超亲油楔形区域低于周围水下超疏油区域的时候，
此时微沟道的深度小于等于楔形沟槽的深度。

[0032] 在本发明中，所述过渡圆弧的半径优选为0.1～15mm，更优选为1～3mm。

[0033] 在本发明中，所述楔形沟槽的阵列周期优选为2μm～6mm，更优选为1～5mm；所述楔形沟槽的阵列周期具体是指两相邻楔形沟槽前一楔形沟槽宽端中点与下一个楔形沟槽窄
端中点之间的间距。

[0034] 在本发明中，所述阵列分布的楔形微结构的周期优选为10μm～10mm，更优选为0.5～5mm，进一步优选为2～3mm；所述阵列分布的楔形微结构的周期具体是指两相邻楔形微结
构之间的距离。

[0035] 在本发明中，所述水下超疏油区域优选由微观结构阵列形成，所述微观结构阵列中微观结构的形状优选包括微凸起、沟槽状、凹坑状中的一种或几种，更优选为微凸起。本
发明对于所述微观结构的尺寸、阵列间距以及阵列组数没有特殊的限定，采用本领域技术
人员熟知的技术方案即可；在本发明的实施例中，具体可以参照专利CN107283062(一种在
液相中激光制备疏液表面的方法)设计微观结构阵列。在本发明的实施例中，所述微观结构
阵列中微观结构的形状具体为微凸起，相邻所述微凸起之间的距离优选为2～5μm。

[0036] 本发明提供了上述技术方案所述水下油运输功能性结构的制备方法，包括以下步骤：

[0037] 在基底的表面分别制备水下超亲油楔形区域和设置在所述水下超亲油楔形区域外围的水下超疏油区域，在基底的表面形成水下油运输功能性结构；其中，制备所述水下超
亲油楔形区域的方法包括激光液相加工法，制备所述水下超疏油区域的方法包括激光直写
加工法。

[0038] 本发明优选先在基底表面的部分区域制备水下超亲油楔形区域，然后在所述基底表面的其它区域制备水下超疏油区域，且所述水下超疏油区域设置在所述水下超亲油楔形
区域外围。在本发明中，所述基体的材质优选为合金，所述合金优选为铝合金或铜合金；本
发明对所述合金的具体牌号没有特殊限定，在本发明的实施例中，具体以铝合金2524或铜
H62作为基体进行处理。

[0039] 在本发明中，所述激光液相加工法优选在浓度为0.4～2wt％的氟化液中进行，所述基体的待加工表面优选距离氟化液液面0.5～5mm，更优选为1～3mm。在本发明中，所述氟
化液的溶质优选包括氟硅烷F1060(CFH2CH2‑Si(OC2H5)3)、三氟甲基硅烷或含氟丙烯酸酯共
聚物，更优选为氟硅烷F1060；所述氟化液的溶剂优选包括醇类溶剂或甲苯，所述醇类溶剂
优选包括无水乙醇或乙二醇；所述氟化液的浓度优选为0.8～1.5wt％。

[0040] 在本发明中，所述激光液相加工法的条件优选包括：皮秒激光脉冲能量为2～1000mJ，脉宽为50fs～24ps，重复频率为10～2000Hz；更优选包括：皮秒激光脉冲能量为20
～300mJ，脉宽为75fs～15ps，重复频率为100～1000Hz。在本发明中，所述激光液相加工法
的扫描方式优选为单一水平或单一竖直填充扫描，扫描间距优选为10～50μm，更优选为30
～40μm。

[0041] 在本发明中，采用激光液相加工法在基底表面的部分区域制备水下超亲油楔形区域后，优选将所得基体从氟化液中取出，利用氮气吹干后进行加热处理，以充分去除基体表
面的溶剂，冷却后得到表面具有水下超亲油楔形区域的基体。在本发明中，所述氮气吹干采
用的氮气优选为高纯氮气；所述加热处理的温度优选为145～155℃，更优选为150℃，加热
处理的时间优选为40～50min，更优选为45min；所述冷却优选为自然冷却至室温，在本发明
的实施例中，室温具体是指25℃。

[0042] 在本发明中，所述激光直写加工法的操作条件优选包括：激光波长为1060nm，激光功率为26W。在本发明中，所述激光直写加工法的扫描方式优选为水平和竖直依次交替正交
填充扫描，更优选进行水平填充扫描5次后，再进行竖直填充扫描5次，依次重复水平和竖直
填充扫描；扫描间距优选为10～50μm，更优选为10～30μm。本发明优选通过采用水平和竖直
填充扫描，并控制扫描间距在上述范围内，有利于降低固体表面的黏附性，提高运输效率。

[0043] 在本发明中，采用激光直写加工法在基底表面的其它区域制备水下超疏油区域后，优选将所得基体进行超声清洗，所述超声清洗采用的清洗液优选为丙酮，所述超声清洗
的时间优选为10～20min，所述超声清洗采用的设备优选为KQ2200B型超声波清洗器。

[0044] 本发明提供了上述技术方案所述水下油运输功能性结构或上述技术方案所述制备方法制备得到的水下油运输功能性结构在水下油运输中的应用。在本发明中，所述油运
输功能性结构优选用于水下重油运输，本发明对所述重油没有特殊限定，本领域技术人员
熟知的重油均可。在本发明的实施例中，具体可以为二甲基硅油、花生油或正十二烷；所述
二甲基硅油的表面张力为20.1mN/m，动力粘度为100～500mPa·s；所述花生油的表面张力
为33.956mN/m，动力粘度为57.4mPa·s；正十二烷的表面张力为25.35mN/m，动力粘度为
1.3588mPa·s。本发明提供的水下油运输功能性结构具体可以用于生物检测领域的水下油
运输，比如医疗上需要在水环境中将某些大分子蛋白质等生物样品(本质上是高粘度的油)
输运到特定位置发生化学反应，随后将反应后的溶液输运到另一特定位置，以实现对生物
样品的定点检测。采用本发明提供的水下油运输功能性结构可以实现水下油的自运输，避
免了采用移液器价格昂贵、需要专业操作以及容易对生物样品造成破坏的问题。

[0045] 图3为本发明提供的功能性结构实现水下油运输的原理示意图，由图3可知，处于楔形沟槽窄端的油滴会沿着楔形沟槽铺展成前后端半径呈梯度的形状，因而油滴会在沿着
楔形轮廓线，即三相接触线处产生沿着沟槽方向的拉普拉斯压差梯度，油滴在该梯度产生
的毛细力作用下可以自动由楔形沟槽窄端输运到宽端，实现水下油定向输运。

[0046] 图4为本发明提供的功能性结构实现水下油长距离输运的原理示意图，当油滴由单个楔形沟槽的窄端运输至宽端时，油滴会由过渡弧形进入下一个楔形沟槽的窄端，从而
实现油滴在下一个楔形沟槽的运输，以此循环，实现水下油长距离运输。

[0047] 下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实
施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属
于本发明保护的范围。

[0048] 实施例1

[0049] 按照图5所示流程图制备功能性结构，包括以下步骤：

[0050] 以氟硅烷F1060(CFH2CH2‑Si(OC2H5)3)为溶质、甲苯为溶剂，配制质量分数为1.5％的氟化液；

[0051] 以硬质合金YG8板材为基体，将所述基体浸没于所述氟化液中，并且使所述氟化液没过基体上表面1mm，采用激光液相加工法在基体的部分表面扫描加工得到水下超亲油楔
形区域，然后将所得基体从氟化液中取出，利用高纯氮气吹干后在150℃的保温炉中保温加
热45min，以充分去除基体表面的甲苯，然后自然降至室温(25℃)，得到具有水下超亲油楔
形区域的基体；其中，所述激光液相加工法的操作条件包括：皮秒激光脉冲能量为20mJ，脉
宽为75fs，重复频率为1000Hz；扫描方式为单一水平填充扫描，扫描间距为30μm；所述水下
超亲油楔形区域由阵列分布的楔形微结构形成，所述楔形微结构包括多个串联的楔形沟
槽，串联的相邻两个楔形沟槽中，沿水下油运输方向，一个楔形沟槽的宽端与另一个楔形沟
槽的窄端通过过渡圆弧连接，且每个楔形沟槽的底部设置有平行排布的阵列微沟道；具体
的，所述楔形沟槽的楔角为4°，楔形沟槽的深度为300μm，沟槽宽度为1mm，过渡圆弧半径为
3mm，每个楔形微结构由4个串联的楔形沟槽形成，第一个楔形沟槽的长度为9mm，相邻两个
楔形沟槽的长度增量为4mm，楔形沟槽的阵列周期为5mm；微沟道的深度为60μm，相邻微沟道
之间的距离为50μm；楔形微结构的阵列周期为2mm；

[0052] 在空气氛围中，利用激光直写加工法在所述水下楔形亲油区域的外围填充扫描加工得到水下疏油区域，所述水下疏油区域由微凸起阵列组成，相邻微凸起之间的距离为2～
5μm；然后将所得基底置于KQ2200B型超声波清洗器中清洗15min(清洗液为丙酮)，得到功能
性结构；其中，所述激光直写加工法的操作条件包括：激光波长为1060nm，激光功率为26W，
扫描方式为水平和竖直依次交替正交填充扫描，具体是进行水平填充扫描5次后，再进行竖
直填充扫描5次，依次进行水平和竖直填充扫描，扫描间距为10μm；

[0053] 本实施例制备的功能性结构中，水下超疏油区域和水下超亲油楔形区域的面积比为4：1。

[0054] 图6为实施例1制备的功能性结构的微观形貌示意图，图7为实施例1制备的功能性结构的SEM图，由图可知，水下超疏油区域是由微凸起阵列组成，水下超亲油楔形区域中，楔
形沟槽的底部设置有平行排布的阵列微沟道。由于水下超亲油楔形区域采用的是单一扫描
方向，因而形成的是阵列微沟道；而水下超疏油区域采用的是两次方向垂直的扫描方式，因
而形成的是微凸起阵列，相邻微凸起之间的距离为2～5μm。

[0055] 实施例2

[0056] 按照图5所示流程图制备功能性结构，包括以下步骤：

[0057] 以氟硅烷F1060(CFH2CH2‑Si(OC2H5)3)为溶质、甲苯为溶剂，配制质量分数为0.8％的氟化液；

[0058] 以铜H62为基体，将所述基体浸没于所述氟化液中，并且使所述氟化液没过基体上表面1mm，采用激光液相加工法在基体部分表面扫描加工得到水下超亲油楔形区域，然后将
所得基体从氟化液中取出，利用高纯氮气吹干后在150℃的保温炉中保温加热60min，以充
分去除基体表面的甲苯，然后自然降至室温(25℃)，得到具有水下超亲油楔形区域的基体；
其中，所述激光液相加工法的操作条件包括：皮秒激光脉冲能量为20mJ，脉宽为75fs，重复
频率为1000Hz；扫描方式为单一水平填充扫描，扫描间距为0.02mm；所述水下超亲油楔形区
域由阵列分布的楔形微结构形成，所述楔形微结构包括多个串联的楔形沟槽，串联的相邻
两个楔形沟槽中，一个楔形沟槽的宽端与另一个楔形沟槽的窄端通过过渡圆弧连接，且每
个楔形沟槽的底部设置有平行排布的阵列微沟道；具体的，所述楔形沟槽的楔角为5°，楔形
沟槽的深度为120μm，沟槽宽度为0.5mm，过渡圆弧半径为0.2mm，每个楔形微结构由8个串联
的楔形沟槽形成，第一个楔形沟槽的长度为3mm，相邻两个楔形沟槽的长度增量为1mm，楔形
沟槽的阵列周期为2mm；微沟道的深度为70μm，相邻微沟道之间的距离为60μm；楔形微结构
的阵列周期为3mm；

[0059] 在空气氛围中，利用激光直写加工法在所述水下楔形亲油区域的外围填充扫描加工得到水下疏油区域，所述水下疏油区域由微凸起阵列组成，相邻微凸起之间的距离为2～
5μm；然后将所得基底置于KQ2200B型超声波清洗器中清洗15min(清洗液为丙酮)，得到功能
性结构；其中，所述激光直写加工法的操作条件包括：激光波长为1060nm，激光功率为20W，
扫描方式为水平和竖直依次交替正交填充扫描，具体是进行水平填充扫描5次后，再进行竖
直填充扫描5次，依次进行水平和竖直填充扫描，扫描间距为10μm；

[0060] 本实施例制备的功能性结构中，水下超疏油区域和水下超亲油楔形区域的面积比为4：1。

[0061] 性能测试

[0062] 按照实施例1的方法在基体表面制备一个楔形微结构，其中，所述楔形微结构包括4个串联的楔形沟槽，一个楔形沟槽的宽端与另一个楔形沟槽的窄端通过过渡圆弧连接，具
体的，所述楔形沟槽的楔角为3°，楔形沟槽的深度为180μm，沟槽宽度为2mm，过渡圆弧半径
为5mm，第一个楔形沟槽的长度为20mm，相邻两个楔形沟槽的长度增量为3mm，楔形沟槽的阵
列周期为2mm；微沟道的深度为60μm，相邻微沟道之间的距离为30μm。

[0063] 在基体表面第一个楔形沟槽的窄端滴加表面张力为20.1mN/m、动力粘度为300mPa·s的二甲基硅油50μL，在t＝30ms时，液滴迅速前进至第一个楔形沟槽的宽端；t＝
1000ms时，液滴逐渐从圆弧过度区域汇集到第二个楔形沟槽的窄端；t＝1032ms时，液滴从
第二个楔形沟槽的窄端运输到第二个楔形沟槽的宽端；t＝2042ms时，液滴从第二个楔形沟
槽的宽端运输到第三个楔形沟槽的窄端；t＝2087ms时，液滴从第三个楔形沟槽的窄端运输
到第三个楔形沟槽的宽端，如此持续下去，直到液滴输运到第四个楔形沟槽的宽端。

[0064] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。