[發明專利]基于納米粒子掩膜刻蝕的圖形化親疏復合表面制備工藝

無效

• 申請號: 201310379324.6
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103482564A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王莉;丁玉成;嚴誠平;羅鈺;崔志波;呂丹輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，涉及一種圖形化親疏復合表面制備工藝，尤其是一種基于納米粒子掩膜刻蝕的圖形化親疏復合表面制備工藝。

背景技術

親疏水性是材料表面的一種特性，由液滴在表面的靜態接觸角表征。接觸角小于90度為親水表面，接觸角大于90度為疏水表面。圖形化親疏復合表面親水區域對液體具有較強的粘附作用，而疏水區排斥液滴，這種特性可以實現液滴的陣列化，在霧水收集、生物細胞粘附、生化反應、微流體器件、液晶顯示器等方面具有廣泛的應用。

近年來，親疏復合表面的制備技術有了飛速發展。目前國內外大量的研究人員開始親疏復合表面制備及其應用研究，主要的制備方法有高分子疏水材料紫外光曝光改性、高分子退火裂變、化學反應與擴散、噴墨打印技術及液滴法等。

親水與疏水差異是親疏復合表面重要參數，它決定了復合表面對液滴的吸附、控制能力。通過調整納米粒子掩膜刻蝕參數，制備出不同形貌的納米結構，實現表面親水性和疏水性差異化，對于液滴的調控有積極意義。表面制備納米結構的方法主要有化學刻蝕法、脈沖激光加工、電子束直寫(EBL)、壓印技術等，這些方法不僅對設備要求較高、條件苛刻、不易大面積制備，而且均存在成本高、親疏差異不能調控等問題，難以滿足越來越多領域對圖形化親疏復合表面的需要。

因此，提供一種高效、低成本且親疏差異化可控的親疏復合表面制造工藝尤為必要。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種基于納米粒子掩膜刻蝕的圖形化親疏復合表面制備工藝，其結合納米粒子掩膜刻蝕和光刻工藝以及疏水處理，在常溫下即可低成本、高效率實現大面積制備，能夠降低現有圖形化技術的成本。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

這種基于納米粒子掩膜刻蝕的圖形化親疏復合表面制備工藝，包括以下步驟：

(a)單層納米粒子制備

清洗基片，在清洗好的基片上制備單層納米粒子；

(b)納米粒子掩膜刻蝕

以步驟（a）中制備的單層納米粒子為掩膜，用電感耦合等離子體刻蝕制備出納米結構；

(c)光刻

在步驟（b）所制備的納米結構表面利用光刻技術制備出圖形化光刻膠表面；

(d)處理圖形化光刻膠表面

用電感耦合等離子體沉積的方式在步驟（c）制備的圖形化光刻膠表面制備C₄F₈層；

(e)去除光刻膠

步驟（d）后，采用超聲清洗去除光刻膠，得到圖形化親疏復合表面。

進一步，以上步驟（a）中，基片清洗具體為：依次用酒精、丙酮、去離子水對基片進行清理，之后將基片置于烘干臺烘干。

進一步，以上步驟（a）中，采用溶液合成法制備出納米粒子，然后采用旋涂法制備單層密排納米粒子。

進一步，以上用旋涂法將納米粒子懸浮液旋涂于基片上，納米粒子直徑450納米，濃度1.6克/升，旋涂轉速600轉/分，時間20秒，置于60攝氏度烘臺上烘干。

進一步，以上步驟（c）中，通過改變掩膜板圖形形狀，光刻顯影后得到不同形狀尺寸的圖形化表面。

進一步，以上步驟（e）中，用乙醇去除光刻膠。

本發明具有以下有益效果：

（1）采用本發明制備的親疏復合表面，克服了高分子裂變圖案和化學反應的不可控性，相比噴墨打印等具有更低的成本，加工效率高，有大面積制備和廣泛應用的潛力。

（2）本發明在基片表面通過納米粒子掩膜刻蝕得到不同形貌的納米結構，改變表面的形貌，具有制備簡單、成本低廉優勢。而C₄F₈沉積也是提高表面疏水性的手段，表面越親水，經過C₄F₈處理之后表面越疏水。結合光刻工藝，在刻蝕得到的親水表面選擇性沉積C₄F₈即可得到親疏復合表面。通過控制刻蝕所得形貌，可以實現不同差異化的親疏復合表面。

（3）采用本發明的工藝，能夠使納米結構親疏復合表面對液滴的調控能力增強，并且通過調控表面納米形狀，可以實現不同親水、疏水差異化表面，擴大了親疏復合表面的應用范圍。

進一步，本發明采用了合成的納米粒子乙醇分散液為旋涂液，可以通過調控分散液濃度、旋涂轉速和烘烤溫度，以保證納米粒子大面積單層排布。

附圖說明

圖1為基片的清洗和表面納米結構制備流程圖。

圖1a為清洗載玻片工藝示意圖。

圖1b為納米粒子單層排布工藝示意圖。