| 专利名称： | 具有自清洁效应的织构化镜面 | ||
| 专利名称(英文)： | Textured mirror surface with self-cleaning effect | ||
| 专利号： | CN201410272995.7 | 申请时间： | 20140618 |
| 公开号： | CN104192068A | 公开时间： | 20141210 |
| 申请人： | 华东交通大学 | ||
| 申请地址： | 330013 江西省南昌市双港东大街808号 | ||
| 发明人： | 李刚; 徐明; 胡国良; 龚美慧; 张小宇; 李志刚 | ||
| 分类号： | B60R1/08 | 主分类号： | B60R1/08 |
| 代理机构： | 北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司 11385 | 代理人： | 董芙蓉 |
| 摘要： | 本发明公布了一种具有自清洁效应的织构化镜面，采用仿生结构设计，其结构包括镜面和在镜面上构建的均匀分布的织构单元，所述织构单元是非平面的。本发明的织构化镜面用在汽车后视镜能有效防止雨水沾粘和自清洁灰尘，延长起雾和结霜。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses a textured mirror surface with the self-cleaning effect. The bionic structural design is adopted. The textured mirror surface structurally comprises a mirror surface body and textured units which are constructed and evenly distributed on the mirror body. The textured units are not planar. When the textured mirror surface is applied to an automobile rearview mirror, rainwater can be effectively prevented from adhering to the automobile rearview mirror, dust can be cleaned away by the automobile rearview mirror, and time required for fogging and frosting is prolonged. | ||
1.具有自清洁效应的织构化镜面，其特征在于由镜面和在镜面上均匀构筑的织 构单元组成，所述织构单元为非平面构型。
2.根据权利要求1的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为方柱形凸包、圆 柱形凸包、方柱形凹坑、圆柱形凹坑、V形沟槽或光栅沟槽。
3.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为方柱形凸包；所 述方柱形凸包边长a＝50nm～1μm，方柱高度h＝20nm～500nm，相邻方柱间距s＝100 nm～5μm。
4.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为圆柱形凸包；所 述圆柱形凸包圆柱直径d＝50nm～1μm，圆柱高度h＝20nm～500nm，相邻圆柱间 距s＝100nm～5μm。
5.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为方柱形凹坑；所 述方柱形凹坑边长d＝50nm～1μm，方柱深度h＝20nm～500nm，相邻方柱间距s＝100 nm～5μm。
6.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为圆柱形凹坑；所 述圆柱形凹坑直径d＝50nm～1μm，圆柱深度h＝20nm～500nm，相邻圆柱间距s＝100 nm～5μm。
7.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于，所述织构单元为V形沟槽；所 述V形沟槽相邻两沟槽肋板之间角度的范围为θ＝20～160°，V形沟槽脊宽为a＝50 nm～1μm,槽深为h＝20nm～500nm，相邻V形沟槽槽宽s＝100nm～5μm。
8.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于，所述织构单元为光栅沟槽；所 述光栅脊宽为a＝50nm～1μm，槽深h为20nm～500nm，相邻光栅沟槽槽宽为s＝100 nm～5μm。
1.具有自清洁效应的织构化镜面，其特征在于由镜面和在镜面上均匀构筑的织 构单元组成，所述织构单元为非平面构型。
2.根据权利要求1的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为方柱形凸包、圆 柱形凸包、方柱形凹坑、圆柱形凹坑、V形沟槽或光栅沟槽。
3.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为方柱形凸包；所 述方柱形凸包边长a＝50nm～1μm，方柱高度h＝20nm～500nm，相邻方柱间距s＝100 nm～5μm。
4.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为圆柱形凸包；所 述圆柱形凸包圆柱直径d＝50nm～1μm，圆柱高度h＝20nm～500nm，相邻圆柱间 距s＝100nm～5μm。
5.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为方柱形凹坑；所 述方柱形凹坑边长d＝50nm～1μm，方柱深度h＝20nm～500nm，相邻方柱间距s＝100 nm～5μm。
6.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于所述织构单元为圆柱形凹坑；所 述圆柱形凹坑直径d＝50nm～1μm，圆柱深度h＝20nm～500nm，相邻圆柱间距s＝100 nm～5μm。
7.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于，所述织构单元为V形沟槽；所 述V形沟槽相邻两沟槽肋板之间角度的范围为θ＝20～160°，V形沟槽脊宽为a＝50 nm～1μm,槽深为h＝20nm～500nm，相邻V形沟槽槽宽s＝100nm～5μm。
8.根据权利要求2的织构化镜面，其特征在于，所述织构单元为光栅沟槽；所 述光栅脊宽为a＝50nm～1μm，槽深h为20nm～500nm，相邻光栅沟槽槽宽为s＝100 nm～5μm。
翻译：技术领域
本发明涉及一种织构化镜面，尤其涉及一种可应用于汽车后视镜的具有自清洁效应的织构化镜面。
背景技术
汽车后视镜是汽车主动安全配置的重要部分，在倒车、停产、超车以及对后面车况了解、把握等方面至关重要，因此后视镜的视觉清晰在车辆运行中是必不可少的。
已有的汽车后视镜面临的一个主要问题是在下雨天，雨水粘附在后视镜上或雨水打在后视镜上，使后视镜视野一片模糊，驾驶员无法了解车辆后面及两侧的状况，导致发生交通意外。另外在秋冬季节，特别是在冷热交替的气候及雾天，汽车的后视镜极易上霜，上雾水，严重影响汽车驾驶员对后方的观察视野，这也是常见的交通事故的隐患。
通常遇到上述情况的临时解决方案是驾驶员停车或不停车而摇下前门玻璃将后视镜擦拭干净，但这种方式在汽车行进中是比较危险的。即使将镜面擦拭干净，在极短的时间内后视镜又会重新粘附水或起雾打霜。常规的技术手段用来汽车后视镜的除雨水方法主要有：(1)在后视镜上涂防护液在镜面上形成一个具有清水作用表层，使雨水不能在镜面上形成水滴，但缺点是使用寿命短；(2)在后视镜上贴保护膜，其工作原理与防护液基本相同，但因保护膜的硬度低，不能经常擦拭；(3)在后视镜上加装机械装置：雨刮器和吹风器等，存在结构复杂、尺寸较大、效果不好。对于汽车后视镜的除雾除霜方法主要是在镜片后加装电热丝，但是只能除雾除霜，除水效果很差。
目前，还没有找到一种全面的技术能同时解决后视镜防水防污、防雾防霜问题。
发明内容
申请人多年以来致力于研究如何解决现有技术中存在的诸多缺陷，并且从仿生学设计中发现植物叶面上的雨水会因为表面张力的作用形成水珠，只要叶面稍微倾斜，水珠就会滚离叶面，即使经过一场倾盆大雨，叶子表面总是能保持干燥，同时滚动的水珠会顺便把灰尘污泥一起带走，达到自我洁净的效果。
基于上述在仿生学上的发现，申请人完成了本发明的织构化镜面。
具体的说，本发明是通过如下技术方案实现的：
具有自清洁效应的织构化镜面，由镜面和在镜面上均匀构筑的织构单元组成，所述织构单元为非平面构型。
通过上述非平面结构形成了镜面表面的超疏水表面，产生更好的抗水性，液滴在表面上得接触角更加的大，在抑制起雾结霜方面具有良好效果，达到镜面防沾水和污染、抗起雾和结霜的目的。
具体的，可用的非平面构型并不受到限制，任何在几何领域可行的非平面结构均可用于本发明，考虑到结构设计和实际生产的成本需要，优选的，所述织构单元为方柱形凸包、圆柱形凸包、方柱形凹坑、圆柱形凹坑、V形沟槽或光栅沟槽。
其中，所述织构单元为方柱形凸包时，方柱形凸包边长a＝50nm～1μm，方柱高度h＝20nm～500nm，相邻方柱间距s＝100nm～5μm。
其中，所述织构单元为圆柱形凸包时，圆柱形凸包圆柱直径d＝50nm～1μm，圆柱高度h＝20nm～500nm，相邻圆柱间距s＝100nm～5μm。
其中，所述织构单元为方柱形凹坑时，方柱形凹坑边长d＝50nm～1μm，方柱深度h＝20nm～500nm，相邻方柱间距s＝100nm～5μm。
其中，所述织构单元为圆柱形凹坑时，圆柱形凹坑直径d＝50nm～1μm，圆柱深度h＝20nm～500nm，相邻圆柱间距s＝100nm～5μm。
其中，所述织构单元为V形沟槽时，V形沟槽相邻两沟槽肋板之间角度的范围为θ＝20～160°，V形沟槽脊宽为a＝50nm～1μm，槽深为h＝20nm～500nm，相邻V形沟槽槽宽s＝100nm～5μm。
其中，所述织构单元为光栅沟槽时，光栅脊宽为a＝50nm～1μm，槽深h为20nm～500nm，相邻光栅沟槽槽宽为s＝100nm～5μm。
上述的织构单元，可以通过机械领域任意可用的方法进行构建，包括但不限于如下：设计出不同镜面的织构化单元体结构形态与尺寸，根据仿生学研究获得最佳织构单元体形态与尺寸，通过感应耦合等离子刻蚀、纳米压印、光刻等技术在镜面材料上构建出具有一定几何形状的凸包、凹坑或沟槽等纳米织构。
本发明的织构化镜面，具有显著的防水、防灰尘和防雾防霜的效果。申请人在研究过程中对光滑镜面与本发明的织构镜面进行试验对比分析，发现成功的将镜面亲水性转变为超疏水性，微观分析发现通过仿生织构结构的引入使其能够稳 定吸附形成一层空气膜，有效阻碍了表面上水滴的浸润，从而使其表面具有超疏水性能以实现防粘水、自清洁、抗起雾和结霜的功效。
由于具有如上所述的效果，本发明的织构化镜面，可以用于各种车辆或其它用途下的类似结构产品的镜面结构设计，尤其是可以用于汽车、摩托车等车辆的后视镜。
附图说明
图1a、1b为本发明的镜织构化镜面方柱形凸包单元体结构示意图，其中1a为主视图，1b为侧视图；
图2a、2b为本发明的镜织构化镜面圆柱形凸包单元体结构示意图，其中2a为主视图，2b为侧视图；
图3a、3b为本发明的镜织构化镜面方柱形凹包单元结构示意图，其中3a为主视图，3b为侧视图；
图4a、4b为本发明的镜织构化镜面圆柱形凹包单元结构示意图，其中4a为主视图，4b为侧视图；
图5a、5b为本发明的镜织构化镜面V形沟槽单元结构示意图，其中5a为主视图，5b为侧视图；
图6a、6b为本发明的镜织构化镜面光栅形沟槽单元结构示意图，其中6a为主视图，6b为侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的镜面进行详细说明，并对其理化指标进行了检测。下述实施例是示意性的，用来解释说明本发明，不对本发明进行限制。
实施例1
参照图1，后视镜镜面均匀分布方型凸包单元体，单元体底边长d＝50nm～1μm，单元体高度h＝20nm～500nm，单元体间距s(1)＝100nm～5μm，接触角测试结果表明该镜面与水的接触角为161±2.5°，滚动角测试结果表明水滴在该表面的滚动角为4±0.5°。
实施例2
参照图2，后视镜镜面均匀分布圆型凸包单元体，单元体底圆直径d＝50nm～1μm，单元体高度h＝20nm～500nm，单元体间距s(1)＝100nm～5μm，接触角测试结果表明该镜面与水的接触角为166±1.7°，滚动角测试结果表明水滴在该 表面的滚动角为2±0.2°。
实施例3
参照图3，后视镜镜面均匀分布方型凹包单元体，单元体底边d＝50nm～500μm，单元体高度h＝20nm～500nm，单元体间距s(1)＝100nm～5μm。接触角测试结果表明该镜面与水的接触角为155±3.4°，滚动角测试结果表明水滴在该表面的滚动角为6±0.7°。
实施例4
参照图4，后视镜镜面均匀分布圆型凹包单元体，单元体底圆直径d＝50nm～1μm，单元体高度h＝20nm～500nm，单元体间距s(1)＝100nm～5μm。，接触角测试结果表明该镜面与水的接触角为159±3.2°，滚动角测试结果表明水滴在该表面的滚动角为5±0.5°。
实施例5
参照图5，后视镜镜面均匀分布V型沟槽单元体，单元体沟槽脊宽a＝50nm～1μm，单元体槽深h＝20nm～300nm，单元体沟槽宽s＝80nm～5μm，V形沟槽相邻两沟槽肋板之间角度的范围为θ＝20～160°，接触角测试结果表明该镜面与水的接触角为150±1.2°，滚动角测试结果表明水滴在该表面的滚动角为4±0.3°。
实施例6
参照图6，后视镜镜面均匀分布光栅织构化单元体，光栅型沟槽单元体光栅脊宽a＝50nm～1μm，单元体槽深h＝20nm～300nm，单元体槽宽s＝80nm～5μm，接触角测试结果表明该镜面与水的接触角为151±2.0°，滚动角测试结果表明水滴在该表面的滚动角为3±0.2°。
