[實用新型]雙層異質結構模具

有效

• 申請號: 201720228736.3
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN207002246U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 董健;金焱立;龍芝劍;孫笠;董鶴
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B82B1/00
• 分類號: B82B1/00;B82B3/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟,王兵

技術領域

本實用新型涉及一種雙層異質結構模具，屬于模具領域。

背景技術

自從德國人Gleiter在1984年成功制備出納米級別的金屬晶體鈀、銅、鐵等以來，同時由于納米材料其本身具有表面效應、體積效應和量子尺寸效應等，表現出眾多獨特的物理化學性質，其在材料領域的研究漸漸成為一個熱點。科學家們逐漸發現納米材料因其結構上的特性使其在醫學、催化、光吸收、磁介質、水體處理及新材料等方面具有廣闊的應用前景。現有的制備微納米材料的方法主要可以分為兩大類：化學方法和物理方法。具體來說主要有模板合成法、液相沉淀法、氣相沉積法、高能球磨法及水熱法等方法。其中模板合成法因具有大量其他方法所不具有的優點而被廣泛運用。模板法通常被用來制備具有特殊形狀的微納米材料，如微納米絲、微納米管和微納米線等。

目前利用微納米材料表面特性，通過設計微納二級結構的幾何參數，使微米結構和納米結構的浸潤性呈梯度變化，達到制作一種能滴狀冷凝且自集水的微納結構表面的目的。但現有的制備較復雜且該技術幾乎都是實驗室級別的合成技術，在工業生產中大批量生產制造很難實現。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型提出了一種制造簡單、實現工業生產的微納結構模具、制造方法及其在制備微納米材料的應用。

本實用新型所述的一種雙層異質結構模具，包括硅襯板，其特征在于：所述的硅襯板的上表層沿硅襯板軸向分布多列微米級凹槽組，并且每列所述的凹槽組包括若干等距排列的微米凹槽，相鄰兩列凹槽組軸向間距梯度漸增；整個所述的硅襯板上表面分布均勻的納米級孔，所述的微米凹槽以及分布在微米凹槽表面的納米級孔形成雙層結構。

所述微米凹槽為內凹倒正四棱臺。

所述微米凹槽的倒四棱臺邊長為10～100微米。

所述納米級孔為內凹半球形結構。

所述納米級孔的半球直徑為50～100納米。

根據本實用新型所述的一種微納二級結構模具的制造方法，其特征在于所述制造方法包括以下步驟：

a)將硅片拋光、清洗后，作為硅襯板，在通入氧氣和氮氣、900～1100℃條件下，在其一面熱氧化淀積一層SiO₂，獲得一面帶有SiO₂層的硅襯板，記為硅襯板A；

b)在硅襯板A的SiO₂層表面涂覆一層光刻膠作掩膜，并在光刻膠層開設窗口，然后浸入BOE溶液中，室溫放置至窗口處暴露出硅襯板為止，取出清洗，去除光刻膠，清洗、烘干，獲得SiO₂層帶有腐蝕凹槽的硅襯板，記為硅襯板B；

c)向硅襯板B腐蝕凹槽中加入濃度為35～40％的KOH水溶液，在80～100℃對硅襯板B進行60～80min的濕法刻蝕，形成微米凹槽，清洗、烘干，獲得帶有SiO₂層及微米凹槽的硅襯板，記為硅襯板C；

d)將硅襯板C浸入BOE溶液中，室溫放置至去除SiO₂層，清洗、烘干，獲得帶微米凹槽的硅襯板，記為硅襯板D；

e)以Al為靶材料，以硅襯板D為電極，在0.1～1Pa，在氦氣惰性氣體的條件下，濺射30min，在硅襯板D帶微米凹槽面濺射一層Al膜，獲得帶Al膜的硅襯板，記為硅襯板E；

f)將硅襯板E浸入0.3mol/L磷酸水溶液的電解質中，在0℃左右，偏置電壓190V條件下，以兩步陽極氧化法將硅襯板E的Al膜氧化成孔間距350～500nm，孔徑50～100nm的多孔狀均勻有序的AAO膜(AAO膜的最終厚度取決于上述Al膜的厚度，在這里沒有特殊要求)，獲得表面帶AAO勢壘層的硅襯板，記為硅襯板F；所述AAO膜為Al₂O₃膜；

g)將硅襯板F再次浸入0.3mol/L磷酸水溶液的電解液中，繼續氧化，當電路電流發生3～4次突變時，停止電解，此時電解液穿過多孔AAO膜對硅襯板表面形成SiO₂球，獲得帶SiO₂球的硅襯板，記為硅襯板H，根據硅原子數守恒和單位體積摩爾數，表明每生成一份厚度的SiO₂，需要消耗0.46份厚度的Si，即生成一個SiO₂球，其中SiO₂球一半凸出在外，另一半鑲嵌在最終成型的硅襯板H中；

h)將將硅襯板H浸入質量分數是6％的磷酸和1.5％的鉻酸混合溶液中，室溫靜置30min以上去除AAO膜，獲得帶SiO₂島的硅襯板，記為硅襯板I；