[發明專利]用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202211029524.4
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115477276A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 余丙軍;吳磊;陳婷婷;崔立聰;錢林茂
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蔣斯琪

1.用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法，其特征在于，加工步驟如下：

S1、采用微納刻劃設備一在潔凈的單晶硅樣品表面按預定軌跡進行第一次刻劃加工，暴露出刻劃區域的單晶硅襯底；

S2、將步驟S1中第一次刻劃后的單晶硅樣品置入混合溶液中浸泡，使硅烷分子充分吸附在刻劃區域，用于提升刻劃區域的抵抗刻蝕的能力；所述混合溶液為硅烷和乙醇混合，或硅氧烷和乙醇混合；所述浸泡時間為1-3h；

S3、采用刻蝕溶液對步驟S2所處理的單晶硅樣品進行選擇性刻蝕，從而刻蝕出具有微米級高度和厘米級長度的硅凸結構；

S4、采用微納刻劃設備二對步驟S3中具有硅凸結構的單晶硅表面進行第二次刻劃，在單晶硅表面形成納米級劃痕；

S5、將步驟S4所得的單晶硅樣品再次浸入刻蝕溶液中進行選擇性刻蝕，形成具有納米級高度的凸結構，得到混合尺度凸模具結構。

2.如權利要求1所述的用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法，其特征在于：步驟S1中，所述微納刻劃設備一刻劃時所用的接觸壓力為11-20 GPa。

3.如權利要求1所述的用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法，其特征在于：步驟S2中，所述硅烷或硅氧烷采用：1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷或聚二甲基硅氧烷。

4.如權利要求1所述的用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法，其特征在于：步驟S3中的刻蝕溶液采用質量濃度為20%的氫氧化鉀溶液或質量濃度為25%的四甲基氫氧化銨溶液；步驟S5中的刻蝕溶液采用質量濃度為20%的氫氧化鉀溶液。

5.如權利要求1所述的用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法，其特征在于：步驟S4中，所述微納刻劃設備二刻劃時所用的接觸壓力為11-13 GPa，速度為1-100 μm/s。

6.如權利要求1所述的用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法，其特征在于：所述微納刻劃設備一的刻劃區域半徑大于微納刻劃設備二；所述微納刻劃設備一采用區域半徑為微米級的金剛石探針一；所述微納刻劃設備二采用區域半徑為20-50 nm的金剛石探針二。

7.如權利要求1所述的用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法，其特征在于：所述微納刻劃設備一的刻劃區域半徑大于微納刻劃設備二；所述微納刻劃設備一、微納刻劃設備二均采用原子力顯微鏡，均用于刻劃形成納米級劃痕。

8.如權利要求1所述的用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法，其特征在于：所述S3步驟中刻蝕時間為25-35 min，刻蝕溶液的溫度為40-50℃。

9.如權利要求1所述的用于混合尺度納流體芯片的凸模具的制備方法，其特征在于：所述S5步驟中刻蝕時間為2-4 min，刻蝕溶液的溫度為22-28℃。

10.采用權利要求1制備的用于混合尺度納流體芯片的凸模具的應用，其特征在于：利用納米轉印技術，將步驟S5所得混合尺度凸模具結構，轉印到聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯的表面，用于制造混合尺度納流體芯片。