[發明專利]制備具有均勻分布多角度納米柱的微納兩級結構的方法

有效

• 申請號: 202110259032.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113044851B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 周天豐;賀裕鵬;許汝真;劉朋;趙斌;梁志強;劉志兵;解麗靜;王西彬
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張德才

本發明公開一種制備具有均勻分布多角度納米柱的微納兩級結構的方法，涉及微納兩級結構制備技術領域，包括以下步驟：步驟一、微溝槽模板制造；步驟二、微溝槽模板引導SiO₂納米球自組裝；步驟三、將自組裝有SiO₂納米球的微溝槽模板取出烘干；步驟四、第一角度刻蝕；步驟五、第二角度刻蝕；步驟六、去除自組裝在微溝槽表面的SiO₂納米球，最終在微溝槽表面制備多角度排列的納米柱結構。本發明能保證在微米級結構表面制備具有多角度的納米柱，且能保證均具有很好的均一性，由于該兩級結構在同一材料上，兩級結構具有較好的強度；而且具有很好的操控性及較高的效率。

技術領域

本發明涉及微納兩級結構制備技術領域，特別是涉及一種制備具有均勻分布多角度納米柱的微納兩級結構的方法。

背景技術

微納兩級結構表面在親疏水性、摩擦減阻、抗反射、增透減反等方面有著獨特優異性能，因此對微納兩級結構的制造有著巨大的需求。微納兩級結構制造面臨著手段缺乏，工藝穩定性差，加工效率低等瓶頸。目前，利用自組裝納米球為掩膜復合刻蝕技術只能在平面上制備納米孔/納米柱等單級結構。大批量高效率制備兩級結構的技術還停留在微結構表面涂覆納米材料技術、微結構模板自組裝法。前者是在現有微米結構表面涂覆納米材料形成微納兩級結構。后者利用微結構為模板引導分散液中的納米小球在微結構內部自組裝而排列，再經過干燥固定后形成微納兩級結構的技術，實現了以納米小球為納米結構的微納兩級結構。

在微結構表面涂覆納米材料復合技術制備微納兩級結構中，納米柱結構存在于納米薄膜材料上且無法按照固定的方位角排列，很難實現具有特種角度分布、多角度納米結構在微結構表面涂覆。納米結構材料與微米結構材料不一致，因此無法制備具有相同材料的微納兩級結構。其次兩級結構之間的連接依賴于薄膜材料在微米結構表面的粘附力，這種結合方式不具有永久牢固性，會隨著極端環境下納米薄膜的失效而脫落。

微結構模板自組裝法由于是納米小球自組裝形成的納米結構，因此無法滿足微米結構表面納米柱的加工要求，同樣無法在微結構表面形成特定角度排列的納米柱陣列。并且自組裝形成的納米小球與微結構之間的結合強度差，在超聲振動、濕潤環境等下納米小球極易脫落，形成的微納兩級結構不穩定。

因此，亟待開發一種新的制備具有均勻分布多角度納米柱的微納兩級結構的方法，以解決現有技術所存在的上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備具有均勻分布多角度納米柱的微納兩級結構的方法，以解決現有技術所存在的上述問題，能保證在微米級結構表面制備具有多角度的納米柱，且能保證均具有很好的均一性，由于該兩級結構在同一材料上，兩級結構具有較好的強度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種制備具有均勻分布多角度納米柱的微納兩級結構的方法，包括以下步驟：

步驟一、微溝槽模板制造，在工件表面加工出微溝槽陣列；

步驟二、微溝槽模板引導SiO₂納米球自組裝，首先配置SiO₂納米球分散液，然后將配置完成的SiO₂納米球分散液滴入蒸餾水中，使SiO₂納米球在氣液界面形成自組裝單層膜；將微溝槽模板上的微溝槽浸沒于蒸餾水中，待SiO₂納米球顆粒緊密均勻連接在氣液界面后，將SiO₂納米球分散液中的酒精汲取干，SiO₂納米球在微溝槽的導向作用下均勻緊密地自發地在微溝槽表面排布一層；

步驟三、將自組裝有SiO₂納米球的微溝槽模板取出烘干；