[發(fā)明專利]一種局部疏水材料的制造加工工藝

有效

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• 申請日: 2016-07-14
• 公開（公告）號: CN106185791B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設計）人: 潘良明;劉宏波;劉萌萌;陳天銘
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 王翔

技術領域

本發(fā)明涉及光刻和電沉積的兩個制備工藝領域，特別是一種結合采用光刻-電沉積聯(lián)合技術制備局部導電疏水材料表面的工藝。

背景技術

通常將與水接觸角小于90°的固體表面稱為親水表面，大于90°的固體表面為疏水表面；在沸騰換熱或電解水過程中，不同疏水特性的表面由于其對表面生長汽/氣泡行為的影響存在的差異性，表面換熱特性及電化學響應特性會出現(xiàn)明顯不同。

尤其在針對于電解水制氫的氣泡行為的研究中，在親水電極表面生長的氫氣泡尺寸較小，難以針對性的捕捉目標氣泡的生長及運動行為。而在疏水電極表面，氣泡尺寸會明顯增大。

通過制作局部疏水電極可以獲得在某些特定位置生長的大氣泡。而為了保證電極表面的導電特性，這種疏水材料要同時具備導電特性。

現(xiàn)有技術中通過燒結和噴涂技術在金屬表面獲得的疏水表面不能保證導電性，更重要的是對于疏水層區(qū)域尺寸的限制不能得到精確保證。

光刻技術成為一種精密的微細加工技術，廣泛用在集成電路制造中，利用光學-化學反應原理和化學、物理刻蝕方法，將電路圖形傳遞到單晶表面或介質(zhì)層上，形成有效圖形窗口或功能圖形的工藝技術。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術中，制得的材料的疏水表面不能保證導電性，并且疏水層區(qū)域尺寸不精確等問題。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術方案是這樣的，一種局部疏水材料的制造加工工藝，包括基板、微圖形結構、光刻膠膜、掩膜板和Ni-PTFE材料；其特征在于，包括以下步驟：

1)涂膠、前烘

1.1)在清洗干凈的基板置于裝有粘附劑的箱體中，先進行抽真空、排放氣體黏附劑和加熱，再進行充氮氣和排氣循環(huán)，直至氣體黏附劑排盡，得到涂有粘附劑的基板；

所述加熱溫度范圍為120～130℃，加熱時間范圍為2～3min；

1.2)將步驟1.1)中得到的涂有粘附劑的基板置于涂膠機上，滴入正性光刻膠進行旋涂，得到涂有光刻膠的基板；

所述旋轉(zhuǎn)速率范圍為3000～4000r/s，旋涂時間范圍為20～40s；

1.3)將步驟1.2)中得到的涂有光刻膠的基板置于加熱裝置中烘烤，得到涂覆有光刻膠膜的基板；

所述烘烤溫度范圍為90～95℃，烘烤時間范圍為60～80s；

2)曝光

將步驟1.3)中得到的涂覆有光刻膠膜的基板置于曝光機中通過掩膜板進行曝光，得到產(chǎn)物A；

所述曝光時間范圍為5～8s；

3)顯影、堅膜

3.1)將步驟2)中得到的產(chǎn)物A置于顯影液中進行顯影后，使用去離子水進行清洗并用氮氣吹干，得到產(chǎn)物B；所述顯影的時間范圍為40～50s；

3.2)將產(chǎn)物B置于加熱裝置中烘烤，得到產(chǎn)物C，即獲得顯影圖形后的產(chǎn)物；

所述烘烤溫度范圍為110～120℃，烘烤時間范圍為2～3min；

4)離子束刻蝕

將步驟3.2)中得到的產(chǎn)物C置于離子束刻蝕機中進行刻蝕，得到完成刻蝕的產(chǎn)物D，即表面上有微圖形結構的產(chǎn)物；

5)鎳-聚四氟乙烯電沉積

5.1)配置電鍍液，電鍍液包含：質(zhì)量分數(shù)為60％的聚四氟乙烯懸浮液，濃度為0.2～0.6mol/L的NiSO₄，濃度為0.1～0.5mol/L的H₃BO₃，濃度為0.1～0.6mol/L的NH₄Cl，濃度為0.01～0.1mol/L的Triton X100。

將電鍍液酸堿度調(diào)整至pH＝6；所述電鍍液中的懸浮顆粒尺寸20～500nm；

5.2)在產(chǎn)物D的非工作面，即背面和邊緣，引出電源連接線后，使用環(huán)氧樹脂膠將產(chǎn)物D的非工作面進行覆蓋，所述連接線另一端連接外接電源；使用純鎳板做對電極，沉浸在電鍍槽中，與外接電 源組成回路；

5.3)在恒電流工作條件下，先將通過導電區(qū)域的電流密度調(diào)節(jié)至300A/m²，通電時間范圍為20s；再將電流密度調(diào)節(jié)至600A/m²，通電時間范圍為200s后，離子束刻蝕的位置填充有Ni-PIFE材料，即得到產(chǎn)物E；

所述產(chǎn)物E的目標圖形位置表面形成黑綠色沉積覆蓋層；

6)超聲波清洗去膠

將步驟5.3)中得到的產(chǎn)物E取出后置于95％乙醇中浸泡，超聲震蕩，去除產(chǎn)物E表面的光刻膠和電沉積層表面的黑綠色覆蓋層；得到表面局部分布有疏水鍍層的材料。