技术摘要：
本发明公开了一种具有多级孔结构的无机超疏水抗冰结构及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：对三维多孔金属进行预处理，清洁，干燥；将三维多孔金属浸入80～120℃的生长液中5～10h，再清洗多次，干燥，干燥后于250～450℃保温1～5h，冷却至室温，再在0.06～0.09M  全部
背景技术：
这些年来，冰灾严重地影响人们的生活。例如：电网瘫痪、交通工具结冰、路面结 冰、生活用品结冰等都给人类带来了极大的不方便。而且覆冰行为对国家的电力系统、航空 航天、风力发电、物流和通信工程等方面都有着很大的危害。 从上世纪90年代至今，大量的研究者投入到抗冰研究中，防覆冰研究至今仍是一 个很大的挑战。研究者已经发现超疏水材料具有自清洁效果，水滴滴落在固体表面上，立刻 滚走，不会在表面聚集最终结冰，超疏水表面的这种特性，可以从根本上解决材料的结冰问 题，因此，超疏水表面防覆冰成为目前最热门的研究问题之一。 最近，Guo等人通过在金属表面生长ZnO纳米结构,发现微纳复合结构超疏水表面 在抗水滴结冰方面表现出优异的性能,该结构在-10℃下的抗结冰时间高达～7200s(Guo  P,Zheng  Y,Wen  M,et  al.Icephobic/Anti-Icing  Properties  of  Micro/Nanostructured  Surfaces[J].Advanced  Materials,2012,24(19):2642-2648)。而L.Jiang的最新报告称， 使用聚偏二氟乙烯聚合物(PVDF)与ZnO材料结合制备的微纳米复合结构超疏水表面具有优 异的结冰延迟性能。该表面上的水滴在-10℃下直到～7360s时都没有完全结冰(LeiWang , Mengxi  Wen ,Mingqian  Zhang .et  al .Ice-phobic  gummed  tape  with  nano-cones  on  Microspheres[J]J  Mater.Chem.A,2014,2,3312–3316)。然而，现有的超疏水抗冰材料表面 大多数都进行表面改性，表面修饰低表面能的有机物(例如：十七氟癸基三丙氧基硅烷 (FAS-17)、硬脂酸等)，这些有机物高温易分解，造成污染环境而且会影响材料表面的超疏 水与抗冰性能的稳定性。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有多级孔结构的无机超疏水 抗冰结构的制备方法，该制备方法利用材料表面束缚气体分子层，降低了材料表面的低表 面能，实现了无机材料表面的超疏水与抗冰的性能。 本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的无机超疏水抗冰结构。 本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的钴酸镍纳米材料。 本发明的另一目的是提供上述无机超疏水抗冰结构在阻止冰的形成和生长中的 应用。 本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。 一种具有多级孔结构的无机超疏水抗冰结构的制备方法，包括以下步骤： 1)对三维多孔金属进行预处理，使三维多孔金属表面生成镍化合物前驱体，镍化 合物前驱体为氢氧化镍，清洁三维多孔金属，干燥，其中，所述三维多孔金属为泡沫镍或镀 4 CN 111593346 A 说　明　书 2/8 页 镍的泡沫金属； 在所述步骤1)中，进行预处理的步骤为：将所述三维多孔金属先后依次分别放入 溶解氧的盐酸、乙醇和溶解氧的去离子水中各超声至少20min，其中，所述盐酸的浓度为0.5 ～3mol/L，超声时该盐酸、乙醇和去离子的温度分别为40～60℃。 在上述技术方案中，所述溶解氧的盐酸的制备方法为：向盐酸中通入氧气20～ 40min。 在上述技术方案中，所述溶解氧的去离子水的制备方法为：向去离子水中通入氧 气20～40min。 在所述步骤1)中，所述清洁的步骤为：将三维多孔金属放入去离子水中浸泡至少 6h。 在所述步骤1)中，所述清洁的步骤为：将三维多孔金属放入溶解氧的去离子水中 浸泡6～12h。 在所述步骤1)中，所述干燥的温度为60～80℃，时间为1～5h，干燥环境为0.06～ 0.09MPa的真空度。 在所述步骤1)中，所述三维多孔金属的孔径为100～400um。 在所述步骤1)中，所述镀镍通过电化学沉积或者化学方法实现。2)将步骤1)所得 三维多孔金属浸入80～120℃的生长液中5～10h，再分别用乙醇和纯水清洗多次，干燥，干 燥后于250～450℃保温1～5h，冷却至室温20～25℃，再在0.06～0.09MPa的真空度于120～ 180℃保温6～12h，再置于空气环境中，得到无机超疏水抗冰结构，其中，所述生长液为镍 盐、钴盐、碱性物质、乙醇和去离子水的混合物，所述生长液中镍盐的浓度为15～20mmol/L， 所述生长液中钴盐的浓度为30～40mmol/L，所述生长液中碱性物质的浓度为80～120mmol/ L。 在所述步骤2)中，所述镍盐为硝酸镍、氯化镍和硫酸镍中的一种或几种的混合物。 在所述步骤2)中，所述钴盐为硝酸钴、氯化钴和硫酸钴中的一种或几种的混合物。 在所述步骤2)中，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾和六次甲基四胺中的一种 或几种的混合物。 在所述步骤2)中，所述生长液中的去离子水和乙醇的体积比为(2～4):1。 在所述步骤2)中，所述干燥的温度为60～80℃，时间为6～12h，干燥环境为0.06～ 0.09MPa的真空度。 上述制备方法获得的无机超疏水抗冰结构。 在上述技术方案中，所述无机超疏水抗冰结构为三维多孔金属以及覆盖在三维多 孔金属表面的钴酸镍纳米材料组成，所述钴酸镍纳米材料为片状，钴酸镍纳米材料在三维 多孔金属表面上随机围成孔径为1～5um的微米级孔状结构，所述钴酸镍纳米材料的厚度为 20～50nm。 在上述技术方案中，所述钴酸镍纳米材料上形成有孔径为2-10nm的纳米级孔。 在上述技术方案中，每一个微米级孔状结构由多片钴酸镍纳米材料围成。 在上述技术方案中，所述三维多孔金属表面包括：该三维多孔金属内部所形成的 孔的表面以及三维多孔金属外部的表面。 上述制备方法获得的钴酸镍纳米材料。 5 CN 111593346 A 说　明　书 3/8 页 上述无机超疏水抗冰结构在阻止冰的形成和生长中的应用。 上述无机超疏水抗冰结构在斥水中的应用。 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 本发明的无机超疏水抗冰结构表面不仅表现出良好的不润湿性和防水性，而且还 具有优异的防冰性能。测量结果表明：室温下，无机超疏水抗冰结构表面水滴的表观接触角 大于160°，液滴撞击到无机超疏水抗冰结构表面的扩散和反冲过程可在12ms内完成。 此外，该无机超疏水抗冰结构表面在低温下能够有效地阻止冰的形成和生长，在- 10℃下，无机超疏水抗冰结构表面的抗水滴结冰时间高达～12600s；在-15℃下，无机超疏 水抗冰结构表面的抗水滴结冰时间长达～3840s。 附图说明 图1(a)为实施例1中泡沫镍表面预处理后形成镍化合物前驱体的形貌图； 图1(b)为图1(a)的局部放大图； 图2(a)为实施例1所得无机超疏水抗冰结构表面的形貌图； 图2(b)为实施例1所得无机超疏水抗冰结构表面的形貌图； 图2(c)为实施例1所得无机超疏水抗冰结构表面的形貌图； 图2(d)为实施例1所得无机超疏水抗冰结构表面的形貌图； 图3(a)为实施例1中钴酸镍纳米材料的TEM图像； 图3(b)为实施例1中钴酸镍纳米材料的TEM图像； 图4为实施例1所得无机超疏水抗冰结构表面的润湿性的动态测试过程，其中，图4 (a)为水滴与无机超疏水抗冰结构表面未接触，图4(b)为水滴在无机超疏水抗冰结构表面 受到挤压，图4(c)为水滴刚要离开无机超疏水抗冰结构表面，图4(d)为水滴离开无机超疏 水抗冰结构表面； 图5为实施例1所得无机超疏水抗冰结构表面斥水能力分析动态图； 图6为水滴在实施例1所得无机超疏水抗冰结构表面结冰过程图； 图7为实施例1所得无机超疏水抗冰结构表面的抗霜性能图； 图8为实施例2所得无机超疏水抗冰结构表面润湿性能分析动态图，其中，图8(a) 为水滴与无机超疏水抗冰结构表面未接触，图8(b)为水滴在无机超疏水抗冰结构表面受到 挤压，图8(c)为水滴刚要离开无机超疏水抗冰结构表面，图8(d)为水滴离开无机超疏水抗 冰结构表面； 图9为实施例2所得无机超疏水抗冰结构表面斥水能力分析动态图； 图10为实施例2所得无机超疏水抗冰结构表面水滴结冰过程图； 图11为实施例3中无机超疏水抗冰结构表面润湿性能分析动态图，其中，图11(a) 为水滴与无机超疏水抗冰结构表面未接触，图11(b)为水滴在无机超疏水抗冰结构表面受 到挤压，图11(c)为水滴刚要离开无机超疏水抗冰结构表面，图11(d)为水滴离开无机超疏 水抗冰结构表面； 图12为实施例3所得无机超疏水抗冰结构表面斥水能力分析动态图； 图13为实施例3所得无机超疏水抗冰结构表面水滴结冰过程图； 图14(a)为对比实施例所得结构表面的形貌图； 6 CN 111593346 A 说　明　书 4/8 页 图14(b)为对比实施例所得结构表面的形貌图； 图14(c)为对比实施例所得结构表面的形貌图。