[發明專利]一種光控可逆疏水件及其制備方法

有效

• 申請號: 202110676208.5
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113564528B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 周嘉;劉恩清;劉安
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/10;C23C14/28;C23C14/35;C23C14/58;C23C16/40;C23C16/56;C23C28/04;C09D7/61
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明涉及化學領域，公開了一種光控可逆疏水件及其制備方法，襯底層的表面具有矩形陣列分布的多個微納結構，每個微納結構包括氧化釩部以及形成在氧化釩部表面的光化學增強部，由于氧化釩部對可見光的吸收，將光斑聚焦到一定區域，在激光照射區域的微柱結構快速響應出非對稱應力發生形變，導致該處微柱結構高度降低，液滴可進入微柱結構間間隙，變為疏水黏附態；進一步增大光強，微柱結構形變量進一步增大，液滴與表面陣列接觸面積進一步增大，液滴變為親水狀態。因此，使用本發明提供的光控可逆疏水件可通過光照驅動的方式改變微納結構的親疏水狀態，從而提高了光控可逆疏水件的穩定性。

技術領域

本發明涉及化學領域，具體涉及一種光控可逆疏水件及其制備方法。

背景技術

超疏水表面結構在大自然中廣泛存在，最常見的即是具有超疏水非黏附狀態的荷葉表面結構和具有超疏水黏附狀態的玫瑰花瓣表面結構。利用液滴在表面結構上的親疏水狀態和粘附性狀態變化可以實現諸多功能，比如表面自清潔，片上液滴移動，液滴變焦透鏡等。

目前，關于可逆超疏水表面的研究較多，根據原理可分為化學可逆超疏水變化和物理可逆超疏水變化，其中化學可逆疏水性變化主要源于表面分子的親疏水特性轉換，物理可逆超疏水變化主要源于表面結構形變的可逆變化?，F有技術中，通過基于物理方法實現可逆超疏水表面變化的技術具有更高的可靠性和更廣泛的應用前景。但是現有的物理可逆超疏水采用機械驅動、電驅動等接觸式式的傳動方式，使得穩定性較差，而且該材料的且變形范圍。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種光控可逆疏水件及其制備方法。

本發明提供了一種光控可逆疏水件，包括：襯底層；過渡層，形成在襯底層的至少一個表面上；多個微納結構，以矩陣形式排列在過渡層的表面；以及其中，每個微納結構包括：氧化釩部，形成在過渡層上并向遠離稱底層的方向延伸；光化學增強部，形成在氧化釩部的表面，并向遠離稱底層的方向延伸。

在本發明提供的光控可逆疏水件中，還可以具有這樣的特征：其中，微納結構的外形呈圓柱狀或方柱狀，高度為1μm～10μm、間距為1μm～20μm，氧化釩部的厚度為0.1μm～1μm，光化學增強部的厚度為0～2μm，過渡層的材質為二氧化硅，厚度為80nm～120nm。

在本發明提供的光控可逆疏水件中，還可以具有這樣的特征：其中，微納結構的外形呈圓柱狀，直徑為2μm，間距為2μm。

在本發明提供的光控可逆疏水件中，還可以具有這樣的特征：其中，微納結構為方片狀結構，尺寸為10μm～100μm、厚度為0.1μm～0.5μm。

在本發明提供的光控可逆疏水件中，還可以具有這樣的特征，還包括：

多個應力件，一一對應設置在微納結構上，從氧化釩部的表面延伸至光化學增強部的表面，

應力件的材質為鉻、鋁或鉑金，厚度為20nm～30nm。

一種光控可逆疏水件的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、以清潔、干燥的硅片作為襯底層，

步驟2、通過化學氣相沉積法、射頻磁控濺射法或脈沖激光沉積法任意一種方法，在襯底層的上表面沉積一層過渡層；

步驟3、通過磁控濺射法、氣相運輸沉積法或脈沖激光沉積法任意一種方法，在過渡層的表面沉積一層氧化釩層；

步驟3、在氧化釩層的表面涂一層光化學增強層；

步驟4、對氧化釩變形層和光化學增強層進行蝕刻，形成陣列分布的微納結構。

一種光控可逆疏水件的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、以清潔、干燥的硅片作為襯底層；