一種包括波狀表面的基材，在至少部分所述基材上形成一系列的圓形峰谷，構成連續曲面。波狀表面確定了第一組微特征。第二組的微特征在第一組微特征上成型。該基材是壓縮模制的聚合材料；第一組和第二組微特征在單個模制步驟中成形于所述基材上，其中所述第一組和第二組微特征協同配合，從而增大表面積并影響所述基材的粘附性、摩擦力、親水性和疏水性中的至少一種性質。

技術領域

本發明涉及微結構表面，更具體地而言，涉及一種通過多種形狀和尺寸的微特征分層排列而增大表面積的基材，提供具有超級疏水性、與液體覆蓋表面接觸時有更大滑動摩擦力和附著力的表面。

背景技術

仿生學，或自然界系統的研究，已經越來越成為解決復雜人類問題的普遍靈感來源。為了制造具有特定性能的材料，許多研究小組已經確定了自然界具有所需特性的動植物，然后對其隱含的機制進行研究。

圍繞植物及其花瓣效應的研究已經表明存在一種超疏水效應和各級粘附，其中，在超疏水效應中，在表面上容易滑動的圓形液滴得以保持，而通過各級粘附，這些液滴能夠被粘住而不滾下去。這種效應在玫瑰花瓣中尤為顯著，而將這種特性應用于日常生活已成為人們的研究重點。人們已經確定了許多潛在的應用領域，其范圍從外科手術應用到可接觸皮膚衣物的舒適性和耐穿性。

玫瑰花瓣的表面被有層次的微米結構和納米結構覆蓋，使水滴停留在表面上，并且具有較高的接觸角和釘扎力。熟悉本領域的技術人員將這些綜合性質稱作“玫瑰花瓣效應”。玫瑰花瓣效應的潤濕機理是Cassie-Baxter潤濕機理和Wenzel潤濕機理的綜合。(參見Cassie,A.和S.Baxter.「Wettability of porous surfaces.」(《多孔表面的可濕性》)Trans.Faraday Soc.40(1944),546–551；和，Wenzel,R.N.「Resistance of solidsurfaces to wetting by water.」(《固體表面對水濕潤的阻力》)Ind.Eng.Chem.28(1936),988–994.；and,US Pub.No.2012/0052241，這些文獻通過引用而全文并入本申請中。)前者描述了一種不潤濕的情景，而后者描述了完全潤濕的情景。玫瑰花瓣表面的微結構被潤濕，而納米結構未被潤濕。這一點使玫瑰花瓣具備了其顯著的特性。

在該領域，人們通過建立某種程度上復制玫瑰花瓣效應的金字塔結構，在模仿玫瑰花瓣，及荷葉的天然微觀結構方面進行了諸多努力。但是，玫瑰花瓣的隨機隆起和微觀結構，使他們很難制造出類似的結構通過立體光刻建立的錐體結構長15微米，高11微米，中心至中心的距離是20微米，設計角度為54.7度。在這些設計中包含直徑150納米，高150納米，間距200納米的納米結構。這種方法的局限之處在于立體光刻只能形成57度角的結構，因此無法形成圓形微結構隆起。

為了模仿玫瑰花瓣的性質，人們采用各種方法形成了許多表面。然而，這些方法需要使用大量的材料和多個步驟，耗時長，成本高。最好能夠盡量減少微表面成型工藝所需的步驟數和時間，以最大限度地減少誤差，降低大規模生產的成本，并縮短制造時間。使用的材料數量少，也降低了生產成本。

Liu等人也使用電鑄工藝開展了研究，模仿了自然界的幾種表面，其中包括紅玫瑰花瓣。他們的重點是建立一種簡單的一步法，他們使用銅基材，電沉積技術，以及含有各種化合物的溶液實現了這一點。盡管他們的方法簡單、快速，但仍然需要事先進行特定的測量和制備溶液，這便增加了誤差的機會。這種方法還因需要金屬充當電解質電池的陰極和電極而受到限制。如果要將這種表面應用于可植入醫療器械，還需對這種表面的生物兼容性和潛在的有毒離子浸出情況進行分析。(Liu,Y.,S.Li,J.Zhang,Y.Wang,Z.Han,andL.Ren.「Fabrication of Biomimetic Superhydrophobic Surface with ControlledAdhesion by Electrodeposition.」(《電沉積法制造具有可控粘附性的仿生超級疏水表面》)化學工程雜志248(2014),440-447)。多種形成類玫瑰花瓣表面的方法也受金屬基材的限制。