掩膜板形狀如圖1所示，其中陰影部分為圓形透光區(qū)。
[0040]2)將步驟I)曝光后得到的結(jié)構(gòu)放入顯影液中進行顯影，顯影后，因掩膜板遮蓋而未受光的區(qū)域被洗掉，最終，得到帶有圓柱形凸起陣列的硅片基底。
[0041]3)在帶有圓柱形凸起陣列的硅片基底上再旋涂一層加入固化劑的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，厚度為200 μ m，并進行翻模。
[0042]4)將步驟3)旋涂并翻模后的整體部件放入烤箱中，烤箱的溫度設(shè)定為80°C，烘烤時間為30分鐘，此步驟為堅膜，可以把膠狀的PDMS變硬塑形，得到帶有圓柱形凹坑陣列的TOMS結(jié)構(gòu)。
[0043]5)待PDMS塑形后，可以用工具輕輕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，在剝離的過程中要盡量避免破壞SU8-82000塑形的陣列圓柱形凸起。最終剝離好的PDMS結(jié)構(gòu)如圖2所示，一整張PDMS結(jié)構(gòu)上布滿圓柱形凹坑陣列。
[0044]6)用飛秒激光在步驟5)得到的PDMS結(jié)構(gòu)的每個圓柱形凹坑上打上直徑為50 μm，深度為50 μm，間距為100 μπι的凹坑陣列，加工好的PDMS結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0045]7)裁切一塊大小與步驟6)中PDMS結(jié)構(gòu)尺寸相等的第一薄鋼片，厚度為100 μ m，在第一薄鋼片表面用激光加工出直徑為600 μm，間距為800 μπι的圓柱形陣列孔。此孔的大小和間距恰可以和步驟6)中加工出的PDMS結(jié)構(gòu)上的圓柱形凹坑陣列對應(yīng)。
[0046]8)將步驟6)得到的PDMS結(jié)構(gòu)和第一薄鋼片進行過氧等離子體表面處理，然后將第一薄鋼片和PDMS結(jié)構(gòu)進行鍵合，在鍵合的過程中要保證第一薄鋼片上的圓柱形陣列孔和PDMS結(jié)構(gòu)上的圓柱形凹坑陣列正好完全對應(yīng)，鍵合后的整體結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0047]9)用沖壓的方法將第二薄鋼片加工成矩形凹腔。矩形凹腔的長寬與第一薄鋼片的長寬相等，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。
[0048]10)用粘接劑將步驟9)帶有凹腔的第二薄鋼片與得到的第一薄鋼片邊緣進行無縫粘接，得到表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)如圖5所示，將微型氣栗與帶有凹腔的第二薄鋼片上通氣孔相連通，通過微型氣栗的充氣與吸氣對表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的疏水性進行控制。
[0049]通過微型氣栗的充氣與吸氣對表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)表面的疏水性進行控制，在充氣的時候PDMS結(jié)構(gòu)薄弱的凹坑將向外凸起，凸起的結(jié)構(gòu)如圖6所示，整個PDMS結(jié)構(gòu)平面上鼓起直徑600 μπι左右的大凸起陣列，在大凸起上又有直徑為50 μπι左右的小凸起陣列。表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)變成超疏水結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)可承受的壓強下，內(nèi)部填充氣體使凸起越突出，疏水性能越好，而當將凹腔內(nèi)多余氣體抽掉，PDMS結(jié)構(gòu)變得平整，疏水性能也隨之變差。
【主權(quán)項】
1.一種表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)在硅片基底上旋涂一層負性光刻膠，利用帶有圓形透光陣列的掩膜板進行曝光； 2)將步驟1)曝光后得到的結(jié)構(gòu)放入顯影液中進行顯影，得到帶有圓柱形凸起陣列的娃片基底； 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，并進行翻模； 4)將步驟3)旋涂并翻模后的整體結(jié)構(gòu)放入烤箱進行堅膜，得到帶有圓柱形凹坑陣列的TOMS結(jié)構(gòu)； 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； 6)用飛秒激光在步驟5)得到的PDMS結(jié)構(gòu)的每個圓柱形凹坑上打上凹坑陣列； 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應(yīng)； 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應(yīng)； 9)用沖壓的方法將第二薄鋼片加工出一個凹腔，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寬與第一薄鋼片的長寬相等； 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行無縫粘接，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)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，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表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的疏水性進行控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟1)中的負性光刻膠選用SU8-82000負性光刻膠。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟1)中負性光刻膠的光刻膠厚度為100?150 μ m。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟1)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??ο6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟3)中旋涂的加入固化劑的PDMS厚度為200?300 μ m。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟6)中加工的凹坑直徑為50?80 μπι，深度為50?80 μπι。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟7)中第一薄鋼片的厚度為100 μπι。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟9)中第二薄鋼片的厚度為100 μπι。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表面疏水性能可控結(jié)構(gòu)的制備方法，具體制作過程如下：首先利用軟光刻翻模的方法制作帶有圓柱形凹坑陣列的PDMS結(jié)構(gòu)；然后在凹坑陣列內(nèi)用飛秒激光加工出更小的圓柱形凹坑陣列；之后在薄鋼片上加工出圓形孔陣列；通過表面處理然后將薄鋼片與PDMS整體結(jié)構(gòu)鍵合，其中圓形孔與圓柱形凹坑相對應(yīng)；在上述整體結(jié)構(gòu)上粘接一個帶有小孔的凹腔；最終通過小孔將微型氣泵與凹腔密封連接；控制凹腔內(nèi)的氣體量即可控制結(jié)構(gòu)表面的疏水性能。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現(xiàn)無極變化，因而疏水性能可以實現(xiàn)無極調(diào)控。
【IPC分類】B81C1/00, B81C3/00
【公開號】CN105293429
【申請?zhí)枴緾N201510746051
【發(fā)明人】王朝暉, 沈亮, 衛(wèi)首鵬, 凌杰, 蔣莊德
【申請人】西安交通大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月5日