[发明专利]一种光控可逆疏水件及其制备方法

说明书

本发明涉及化学领域，公开了一种光控可逆疏水件及其制备方法，衬底层的表面具有矩形阵列分布的多个微纳结构，每个微纳结构包括氧化钒部以及形成在氧化钒部表面的光化学增强部，由于氧化钒部对可见光的吸收，将光斑聚焦到一定区域，在激光照射区域的微柱结构快速响应出非对称应力发生形变，导致该处微柱结构高度降低，液滴可进入微柱结构间间隙，变为疏水黏附态；进一步增大光强，微柱结构形变量进一步增大，液滴与表面阵列接触面积进一步增大，液滴变为亲水状态。因此，使用本发明提供的光控可逆疏水件可通过光照驱动的方式改变微纳结构的亲疏水状态，从而提高了光控可逆疏水件的稳定性。

技术领域

本发明涉及化学领域，具体涉及一种光控可逆疏水件及其制备方法。

背景技术

超疏水表面结构在大自然中广泛存在，最常见的即是具有超疏水非黏附状态的荷叶表面结构和具有超疏水黏附状态的玫瑰花瓣表面结构。利用液滴在表面结构上的亲疏水状态和粘附性状态变化可以实现诸多功能，比如表面自清洁，片上液滴移动，液滴变焦透镜等。

目前，关于可逆超疏水表面的研究较多，根据原理可分为化学可逆超疏水变化和物理可逆超疏水变化，其中化学可逆疏水性变化主要源于表面分子的亲疏水特性转换，物理可逆超疏水变化主要源于表面结构形变的可逆变化。现有技术中，通过基于物理方法实现可逆超疏水表面变化的技术具有更高的可靠性和更广泛的应用前景。但是现有的物理可逆超疏水采用机械驱动、电驱动等接触式式的传动方式，使得稳定性较差，而且该材料的且变形范围。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种光控可逆疏水件及其制备方法。

本发明提供了一种光控可逆疏水件，包括：衬底层；过渡层，形成在衬底层的至少一个表面上；多个微纳结构，以矩阵形式排列在过渡层的表面；以及其中，每个微纳结构包括：氧化钒部，形成在过渡层上并向远离称底层的方向延伸；光化学增强部，形成在氧化钒部的表面，并向远离称底层的方向延伸。

在本发明提供的光控可逆疏水件中，还可以具有这样的特征：其中，微纳结构的外形呈圆柱状或方柱状，高度为1μm～10μm、间距为1μm～20μm，氧化钒部的厚度为0.1μm～1μm，光化学增强部的厚度为0～2μm，过渡层的材质为二氧化硅，厚度为80nm～120nm。

在本发明提供的光控可逆疏水件中，还可以具有这样的特征：其中，微纳结构的外形呈圆柱状，直径为2μm，间距为2μm。

在本发明提供的光控可逆疏水件中，还可以具有这样的特征：其中，微纳结构为方片状结构，尺寸为10μm～100μm、厚度为0.1μm～0.5μm。

在本发明提供的光控可逆疏水件中，还可以具有这样的特征，还包括：

多个应力件，一一对应设置在微纳结构上，从氧化钒部的表面延伸至光化学增强部的表面，

应力件的材质为铬、铝或铂金，厚度为20nm～30nm。

一种光控可逆疏水件的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、以清洁、干燥的硅片作为衬底层，

步骤2、通过化学气相沉积法、射频磁控溅射法或脉冲激光沉积法任意一种方法，在衬底层的上表面沉积一层过渡层；

步骤3、通过磁控溅射法、气相运输沉积法或脉冲激光沉积法任意一种方法，在过渡层的表面沉积一层氧化钒层；

步骤3、在氧化钒层的表面涂一层光化学增强层；

步骤4、对氧化钒变形层和光化学增强层进行蚀刻，形成阵列分布的微纳结构。

一种光控可逆疏水件的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、以清洁、干燥的硅片作为衬底层；