一種表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于微納制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]由于超疏水結(jié)構(gòu)在表面清潔，微流體系統(tǒng)和生物相容性等方面的潛在應(yīng)用，成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)之一。所謂超疏水結(jié)構(gòu)的疏水原理主要是使液體在微結(jié)構(gòu)表面處于Cassie-Baxter狀態(tài)，此時(shí)液滴被表面微結(jié)構(gòu)和空氣托住而不完全接觸到固體表面，液滴接觸角很大，并且滾動(dòng)角很小，液滴很容易從表面滾落，因而具有自凈功能。非超疏水結(jié)構(gòu)表面可以附著一定的液滴。現(xiàn)有技術(shù)雖然可以制備超疏水結(jié)構(gòu)和非超疏水結(jié)構(gòu)，但鮮有制備疏水性可控結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的是提供一種表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其可以根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的疏水性能，其制備過程的各環(huán)節(jié)方法成熟可靠。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟:
[0006]I)在硅片基底上旋涂一層負(fù)性光刻膠，利用帶有圓形透光陣列的掩膜板進(jìn)行曝光;
[0007]2)將步驟I)曝光后得到的結(jié)構(gòu)放入顯影液中進(jìn)行顯影，得到帶有圓柱形凸起陣列的娃片基底；
[0008]3)在帶有圓柱形凸起陣列的硅片基底上旋涂加入固化劑的PDMS，并進(jìn)行翻模；
[0009]4)將步驟3)旋涂并翻模后的整體結(jié)構(gòu)放入烤箱進(jìn)行堅(jiān)膜，得到帶有圓柱形凹坑陣列的PDMS結(jié)構(gòu)；
[0010]5)將帶有圓柱形凹坑陣列的PDMS結(jié)構(gòu)從帶有圓柱形凸起陣列的硅片基底上剝離；
[0011]6)用飛秒激光在步驟5)得到的PDMS結(jié)構(gòu)的每個(gè)圓柱形凹坑上打上凹坑陣列；
[0012]7)通過激光在第一薄鋼片上加工圓柱形陣列孔，圓柱形陣列孔的間距和大小與步驟5)得到的PDMS結(jié)構(gòu)上的圓柱形凹坑相對(duì)應(yīng)；
[0013]8)通過過氧等離子體表面處理將步驟6)得到的PDMS結(jié)構(gòu)和步驟7)加工后的第一薄鋼片鍵合，其中PDMS結(jié)構(gòu)上的圓柱形凹坑與第一薄鋼片的孔相對(duì)應(yīng)；
[0014]9)用沖壓的方法將第二薄鋼片加工出一個(gè)凹腔，并用激光在帶有凹腔的第二薄鋼片一側(cè)邊加工出通氣孔，其中帶有凹腔的第二薄鋼片的長(zhǎng)寬與第一薄鋼片的長(zhǎng)寬相等；
[0015]10)用粘接劑將步驟9)帶有凹腔的第二薄鋼片與步驟8)得到的第一薄鋼片邊緣進(jìn)行無(wú)縫粘接，通過帶有凹腔的第二薄鋼片上的通氣孔充氣與吸氣，即得到表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟10)中，將微型氣栗與帶有凹腔的第二薄鋼片上的通氣孔相連通，通過微型氣栗的充氣與吸氣對(duì)表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的疏水性進(jìn)行控制。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟I)中的負(fù)性光刻膠選用SU8-82000負(fù)性光刻膠。
[0018]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟I)中負(fù)性光刻膠的光刻膠厚度為100?150 μ m。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟I)中帶有圓形透光陣列的掩膜板的圓孔直徑為600?800 μ m，相鄰兩圓孔之間的距離為1000?1200 μ m。
[0020]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟3)中旋涂的加入固化劑的PDMS厚度為200?300 μ mD
[0021]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟6)中加工的凹坑直徑為50?80 μ m，深度為50?80 μ mD
[0022]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟7)中第一薄鋼片的厚度為100 μπι。
[0023]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟9)中第二薄鋼片的厚度為100 μπι。
[0024]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0025]本發(fā)明制備方法中加工圓柱形凹坑陣列的PDMS結(jié)構(gòu)的加工方法非常成熟，飛秒激光加工也非常成熟，因而降低了制備疏水可控結(jié)構(gòu)的難度，提高了實(shí)現(xiàn)的可能性；由于掩膜板可以重復(fù)多次使用，降低了加工成本，為大規(guī)模生產(chǎn)提供了可能；由于疏水性能可控結(jié)構(gòu)關(guān)鍵因素在于其表面結(jié)構(gòu)，而與結(jié)構(gòu)整體形狀無(wú)關(guān)，因而可以把疏水可控結(jié)構(gòu)應(yīng)用在各種不同形狀的結(jié)構(gòu)上。
[0026]本發(fā)明制備的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)可以在不經(jīng)過更換結(jié)構(gòu)表面涂層的前提下，改變結(jié)構(gòu)表面的疏水性能；由于表面結(jié)構(gòu)凸起在氣壓作用下可以實(shí)現(xiàn)無(wú)極變化，因而疏水性能可以實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)控。
[0027]綜上所述，本發(fā)明制備的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)，包括可變形膜，基底，微型氣栗，所述可變形膜邊緣與基底完全粘結(jié)，在可變形膜一處留出一個(gè)小孔與微型氣栗進(jìn)行連接。因此，本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)超疏水結(jié)構(gòu)的制備，而且還能對(duì)其疏水性能進(jìn)行控制，這是以前的單純制備超疏水結(jié)構(gòu)所不具有的新功能。
【附圖說明】
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[0028]圖1是本發(fā)明步驟I)中使用的帶有圓形透光陣列的掩膜示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明步驟5)中PDMS結(jié)構(gòu)翻模成形后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明步驟6)中進(jìn)一步加工出的PDMS結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明步驟8)中將PDMS結(jié)構(gòu)與第一薄鋼片鍵合后的示意圖；
[0032]圖5是本發(fā)明步驟10)中得到的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0033]圖6是向本發(fā)明制備的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)中通入適量氣體后形成的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0034]為了更加清楚明白闡述本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合附圖及實(shí)施過程，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。應(yīng)該理解，此處所描述的具體實(shí)施過程僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]本發(fā)明是利用負(fù)性光刻膠的光刻性能，直接采用負(fù)性光刻膠的材料來(lái)形成表面疏水可控結(jié)構(gòu)，在以下的實(shí)施案例中，采用了 SU8-82000負(fù)性光刻膠，但是在原理上也可以使用其他負(fù)性光刻膠。并且在堅(jiān)膜和顯影等步驟進(jìn)行類似的操作即可，在此不再贅述。
[0036]在本發(fā)明中使用第一薄鋼片與PDMS結(jié)構(gòu)進(jìn)行鍵合，用來(lái)增加表面的剛度，防止在后面充氣的時(shí)候整體結(jié)構(gòu)向外膨脹。因此也可以采用其他硬質(zhì)基板與其鍵合。
[0037]實(shí)施例:
[0038]本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下:
[0039]I)在硅片基底上旋涂一層SU8-82000負(fù)性光刻膠，厚度為100 μ m，然后用帶有圓形透光陣列的掩膜板進(jìn)行曝光，其中帶有圓形透光陣列的掩膜板的圓孔直徑為600 μπι，相鄰兩圓孔的間距為800 μπι，