[發明專利]基于潤濕梯度表面的液滴自驅動能量轉換裝置及制備方法

在審

• 申請號: 201710835730.7
• 申請日: 2017-09-16
• 公開（公告）號: CN107482953A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 邱丹丹
• 申請（專利權）人: 邱丹丹
• 主分類號: H02N3/00
• 分類號: H02N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于潤濕梯度表面的液滴自驅動能量轉換裝置，其特征在于：該裝置的電極區域自下而上包括襯底基片、氧化層、電極層和電介質層，潤濕梯度表面的親水區域由均勻的電介質層條紋組成，潤濕梯度表面實現正、負電極分離的疏水區域由均勻的硅納米針組成，電極層被電介質層所覆蓋，通過調節親水區域與疏水區域的面積比實現固體潤濕梯度表面結構的變化進而驅動表面液滴的定向移動，液滴自驅動改變固-液接觸界面上形成的雙電層面積，并誘導正負電極電介質層表面的電荷重新分布，進而實現兩電極端的電壓輸出。

2.根據權利要求1所述基于潤濕梯度表面的液滴自驅動能量轉換裝置，其特征在于：所述的親水區域與疏水區域均根據Cassie-Baxter模型，通過調節電介質層條紋及硅納米針結構的面積比，設計若干具有潤濕差異的表面潤濕區域，并將這些潤濕區域按接觸角遞減的順序相連形成能量轉換裝置的潤濕梯度表面。

3.根據權利要求1或權利要求2所述基于潤濕梯度表面的液滴自驅動能量轉換裝置，其特征在于：每個潤濕區域末端采用表面覆蓋有電介質層的垂直電極引線分別與正、負電極相連，且相鄰潤濕區域分別連接不同的電極，以形成梳狀電極的能量轉換裝置。

4.根據權利要求1所述基于潤濕梯度表面的液滴自驅動能量轉換裝置，其特征在于：所述的電介質層可采用的材質為氧化硅或氮化硅，單個潤濕區域的長度不大于3mm。

5.基于潤濕梯度表面的液滴自驅動能量轉換裝置的制備方法，該方法包括以下步驟：

(a)高溫氧化襯底層，并采用金屬濺射工藝在氧化層表面濺射一層金屬電極層；

(b)采用化學氣相沉積工藝在電極層沉積一層電介質層膜；

(c)通過紫外光刻進行圖形轉移，并采用干法刻蝕工藝依次刻蝕電介質層、電極層；

(d)采用反應離子刻蝕技術，刻蝕襯底表面氧化層；

(e)采用深反應離子刻蝕技術，在硅襯底表面刻蝕納米硅針結構；

(f)去膠工藝。

6.根據權利要求5所述基于潤濕梯度表面的液滴自驅動能量轉換裝置的制備方法，其特征在于：疏水區域、親水區域、電極層表面均進行硅烷化疏水處理，有效避免殘余水膜對后續液滴能量轉換電能輸出的影響。