[發明專利]基于微納米分級結構網膜的光電協同驅動液體圖案化滲透器件及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310270314.9
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103412402A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 田東亮;郭振燕;張孝芳;江雷;宋延林
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B26/02
• 分類號: G02B26/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發明涉及圖案化滲透的控制及應用(如液體復印)技術領域，特別涉及光電協同驅動液體圖案化滲透器件及制備方法和應用。

背景技術

外場刺激對固體表面的宏觀和微觀浸潤性的智能控制具有重要的科學意義，在智能納米開關器件、可控微流體器件和信息存儲器件的制造、智能液體傳輸、轉印和微量液體測試方面具有廣泛的應用前景。最近，固體表面對外場刺激響應的浸潤性研究在電響應、光響應、熱響應、pH響應和溶劑響應等方面，得到了研究人員的廣泛關注。為了實現有效的浸潤性控制，多重刺激協同響應界面，尤其是光電協同控制響應界面以其原位控制、響應速度快、控制靈活的優勢，在液體驅動、傳輸和微量測試方面具有非常廣闊的應用前景。Chiou等研究人員提出了光電協同浸潤的機理，在平滑表面實現了對表面浸潤性控制，如液體的鋪展、運動、分離和合并等(詳見參考文獻[1]:P.Y.Chiou,H.Moon,H.Toshiyoshi,C.J.Kim,M.C.Wu,Sens.Actuators,A2003,104,222-228；參考文獻[2]:US6,958,132B2)。但是，在這種各向同性浸潤的平滑表面，液體浸潤鋪展現象不能得到有效地控制，也得不到清晰可控的液體浸潤圖案。

現有技術中有人提出了控制液體圖案化浸潤的方法，通過引入各向異性浸潤特性結構，解決了在各向同性浸潤的平滑表面光電協同液體浸潤鋪展現象不能有效控制的問題，實現了表面液體圖案化控制。現有技術中納米棒、納米管和納米孔陣列結構基底表面的光電協同圖案化浸潤方法參見參考文獻[3]:D.L.Tian,Q.W.Chen,F.-Q.Nie,J.J.Xu,Y.L.Song,L.Jiang,Adv.Mater.,2009,21,3744;參考文獻[4]:N.Anantharaju,M.V.Panchagnula,S.Vedantam,Langmuir,2009,25,7410;參考文獻[5]:X.Fan,X.Li,D.L.Tian,J.Zhai,L.Jiang,J.Colloid?Interface?Sci.,2012,366,1;參考文獻[6]:D.L.Tian,J.Zhai,Y.L.Song,L.Jiang,Adv.Funct.Mater.,2011,21,4519;參考文獻[7]:CN101776860A;參考文獻[8]:CN102081335A。這些工作是液體圖案化浸潤領域的重要研究進展，為光電協同液體復印、位置可控浸潤和液體可控輸運方面奠定了基礎。

但是，在光電外場作用下，墨水浸潤對基底的瞬間沖擊作用很容易破壞基底結構(納米棒狀，管狀陣列結構)，通過調節表面結構(納米孔陣列結構)雖在一定程度上使基底的機械性能提高，但是平面基底納米孔陣列表面對墨水的粘附作用大，圖案化浸潤的分辨率較低。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種基于微納米分級結構網膜的光電協同驅動液體圖案化滲透器件。

本發明的再一目的是提供基于微納米分級結構網膜的光電協同驅動液體圖案化滲透器件的應用。

本發明的還一目的是提供微納米分級結構網膜的制備方法。

本發明提供的基于微納米分級結構網膜的光電協同驅動液體圖案化滲透器件，包括參考電極、具有光電協同驅動液體圖案化滲透特性的微納米分級結構網膜、相應的控制電路和光路。

所述的參考電極位于具有光電協同驅動液體圖案化滲透特性的微納米分級結構網膜上方或下方；

所述的具有光電協同驅動液體圖案化滲透特性的微納米分級結構網膜由導電控制電極、半導體納米陣列結構光導層和疏水絕緣層構成；

所述的半導體納米陣列結構光導層是在導電控制電極表面并且與表面垂直的具有光電協同驅動液體圖案化滲透特性的納米陣列結構，在納米陣列結構上修飾有疏水絕緣層；

所述的導電控制電極與參考電極的一端通過帶有開關的控制電路進行電連接，參考電極的另一端與導電液體進行電連接；

所述的光路從構成具有光電協同驅動液體圖案化滲透特性的微納米分級結構網膜的導電控制電極的一側入射。

所述的半導體納米陣列結構光導層的納米陣列結構是納米棒、納米管和納米孔中的一種；

所述的具有光電協同驅動液體圖案化滲透特性的微納米分級結構網膜中構成網膜的網絲直徑在10μm到100μm之間，網膜的孔徑在10μm到150μm之間；

所述的納米陣列結構中納米棒的長度在100nm到20μm之間，納米棒的直徑在25nm到5μm之間；納米棒與納米棒之間的間距在20nm到10μm之間。