[发明专利]一种基于微纳米尺度使材料具有两种不同浸润性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在不同材料表面制备微纳米尺寸，使其具有两种不同浸润性的方法，该方法制备简单，可以应用于浸润性的理论及实验的研究，属于微纳薄膜技术领域。

背景技术

润湿性(又称浸润性，Wettability)是固体表面的重要特征之一，无论在人们的日常生活当中还是在工农业生产中它都发挥着重要的作用。润湿性能的应用极其广泛，像微电子工业、印刷工业、造纸工业、交通行业乃至新材料的合成制备以及医药，生物芯片方面无不与润湿性能有着密切的关系。

Cassie和Baxter[12]在研究了大量自然界中超疏水表面的过程中提出了复合接触的概念，他们认为液滴在粗糙表面上的接触是一种复合接触。微细结构化的表面因为结构尺度小于表面液滴的尺度，当表面疏水性较强时，Cassie认为在疏水表面上的液滴并不能填满粗糙表面上的凹槽，在液珠下面将有截留的空气在，于是表观上的液固接触面其实由固体和气体共同组成表面的润湿性能是由其表面的化学组成和微观形貌共同决定的。

在理论工作研究方面，尽管一些基本的理论已经得到初步的验证并开始被广大研究者所认同，但是这些问题大多还只停留在超疏水大接触角度的形成及稳定性机制上，这些现象的内在原理得到了很大的推动和进步。但是对于微观尺寸内两种浸润性对固体表面的浸润性影响到目前为止还没有涉及。所以研究两种浸润性在不同接触份数下的整体浸润性很有必要。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种使微观表面达到两种浸润性的材料的制作方法，通过在其表面形貌的构造，在不同形貌上实现不同的浸润性，从而研究其对材料整体的宏观浸润性影响。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是制备尺寸不同的方形形貌的结构，在基体上对其进行光刻、曝光，然后在其上镀上一层薄膜，用丙酮对其光刻胶进行清洗，得到所需的形貌。然后把镀有薄膜的基体放在全氟三乙氧基甲硅烷酒精溶液浸泡，用酒精清洗。然后用化学方法去掉上面镀的薄膜。即可得到所需要的微观领域两种浸润性形貌的材料。

本发明一种基于微纳米尺度使材料具有两种不同浸润性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）纯基体分别用甲苯、丙酮、乙醇进行超声，用去粒子水冲洗干净；

（2）在基体上均匀涂一层光刻胶，经过烘烤、曝光，显影得到微纳结构的表面形貌；

（3）对步骤（2）得到的基体进行真空镀膜，镀膜厚度几十纳米到几微米，镀膜材料为任意可实现的能用化学方法除去的材料，镀膜后用丙酮清洗掉光刻胶，然后将其浸泡在全氟三乙氧基甲硅烷酒精溶液中，使得全氟三乙氧基甲硅烷进入原光刻胶的所在微纳结构中，全氟三乙氧基甲硅烷酒精溶液浓度优选为1wt%，拿出后用酒精清洗；一般氟硅烷浓度不同，浸泡时间不同。

（4）用化学方法去除掉步骤（3）表面镀的镀膜，即在基体上得到微纳尺寸两种不同浸润性的表面。

与已有技术相比，本发明的特征在于，在一种表面微观实现两种不同的浸润性。本发明可以通过微纳结构的尺寸和面积比例来调节宏观表面的浸润性，本发明也可验证Wenzel和Cassie理论。

附图说明

图1为实施例1所得样品的镀膜后的金相照片，深颜色灰黑色方格的接触角为65°，其余的接触角为27°；

图2为实施例1水滴在所制备的不同方形份数表面的接触角，左图对应图1左图，右图对应图1的右图。

具体实施方式

以下用两个实施例子来进一步介绍本发明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1：

（1）纯硅片分别用甲苯、丙酮、乙醇进行超声15min，用去粒子水冲洗干净。

（2）在其上均匀涂一层正光刻胶，厚度约为1微米。经过烘烤、用掩膜曝光，显影得到微纳结构的表面形貌。

（3）对得到的硅片进行真空铝镀膜，镀膜厚度几十纳米到几微米不等，镀膜后用丙酮清洗掉光刻胶，然后将其浸泡在1wt%全氟三乙氧基甲硅烷酒精溶液浸泡3h，拿出后用酒精清洗。

（4）用氢氧化钠腐蚀去除掉表面镀的铝薄膜，即在硅上得到微纳尺寸两种不同浸润性的表面。

实施例2：

（1）纯钨片分别用甲苯、丙酮、乙醇进行超声15min，用去粒子水冲洗干净。

（2）在其上均与涂一层正光刻胶，厚度约为1微米。经过烘烤、用掩膜曝光，显影得到微纳结构的表面形貌。

（3）对得到的硅片进行真空铝镀膜，镀膜厚度几十纳米到几微米不等，镀膜后用丙酮清洗掉光刻胶，然后将其浸泡在全氟三乙氧基甲硅烷酒精溶液浸泡1h，拿出后用酒精清洗。

（4）用氢氧化钠腐蚀去除掉表面镀的铝薄膜，即在硅上得到微纳尺寸两种不同浸润性的表面。