[发明专利]一种制造图案化表面电荷的方法和疏水绝缘薄膜及其应用

权利要求书

1.一种制造图案化表面电荷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在下基板上设置下电极层；而后在所述下电极层上背离所述下基板的表面设置疏水绝缘层；

S2、在所述疏水绝缘层上背离所述下电极层的表面设置导电液滴；

S3、在所述导电液滴上设置上电极，所述上电极与所述导电液滴接触；

S4、向所述上电极与所述下电极层之间施加电压；

S5、撤掉电压后，去除所述导电液滴；

在疏水绝缘层上背离下电极层的表面按照所需的表面电荷目标图案设置导电液滴，再逐一或同时利用外加电源通过上电极和下电极层向各导电液滴施加电压，以制备图案化的表面电荷；或者，先进行单个或多个导电液滴的设置并对应制造表面电荷图案，再重复以上导电液滴的设置和制造表面电荷图案的操作，分次完成表面电荷的目标图案制造；在加电过程中，导电液滴与疏水绝缘层的接触角受到束缚电荷所产生的电场能影响发生变化，导电液滴的三相线在加电过程中发生移动，三相线的移动范围即为所形成的表面电荷的宽度范围；通过控制施加电压，以控制导电液滴三相线在疏水绝缘层上的移动范围，进而控制表面束缚电荷形成的图案；同时，通过改变施加的电压大小及施加电压的时间，以调节表面束缚电荷的电荷密度，疏水绝缘层的表面电势也会随之改变。

2.根据权利要求1所述的制造图案化表面电荷的方法，其特征在于，步骤S3中，所述上电极为插设于所述导电液滴中的电极棒；步骤S4中，将所述下电极层接地，向所述上电极施加电压。

3.根据权利要求1所述的制造图案化表面电荷的方法，其特征在于，步骤S3中，所述上电极为设于上基板上的上电极层；

步骤S2具体包括：在所述疏水绝缘层上设置间隔支撑件，而后在所述疏水绝缘层上未设置间隔支撑件的区域设置导电液滴；

步骤S3具体包括：在上基板上设置上电极层，而后将所述上基板设于所述间隔支撑件上，所述上基板上的上电极层朝向所述导电液滴且与所述导电液滴接触。

4.根据权利要求1所述的制造图案化表面电荷的方法，其特征在于，所述导电液滴为超纯水、水溶液、离子液体或液体金属。

5.根据权利要求1所述的制造图案化表面电荷的方法，其特征在于，所述疏水绝缘层的材料包括PTFE、Teflon AF、Cytop、Hyflon、PDMS中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的制造图案化表面电荷的方法，其特征在于，所述疏水绝缘层的厚度为10nm～5mm。

7.根据权利要求1所述的制造图案化表面电荷的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：在下基板上设置下电极层，而后在所述下电极层上背离所述下基板的表面设置绝缘层，再在所述绝缘层上背离所述下电极层的表面设置疏水绝缘层。

8.根据权利要求7所述的制造图案化表面电荷的方法，其特征在于，所述绝缘层的材料为硅基介电材料、含氟聚合物或Parylene。

9.一种具有图案化表面电荷的疏水绝缘薄膜，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的制造图案化表面电荷的方法制得。

10.权利要求9所述具有图案化表面电荷的疏水绝缘薄膜在制备微流体器件、纳流体器件或微纳电子器件中的应用。