[发明专利]材料表面形态呈梯度变化的微纳米级结构阵列的制备方法

摘要

一种利用等离子刻蚀机的垂直电场分布制备材料表面形态呈梯度变化的微纳米级结构阵列功能材料的方法，属于材料科学技术领域。本发明结合倾斜放置的样品和等离子刻蚀机的垂直电场在多种材料中引入梯度结构阵列，整个过程操作简便，通过调控刻蚀条件和基底材料的种类可以在多种材料(聚合物、氧化物、金属等)中引入形态可控的梯度结构。本发明步骤简单，根据具体使用材料更换相应的刻蚀气体即可完成制备目的结构样品，实例中所制备的梯度微纳米级结构是二维尺度上的，其在微纳米级形态结构上是呈梯度变化的，通过在材料表面的后处理，可以更加灵活的应用。

主权项

一种材料表面形态呈梯度变化的微纳米级结构阵列的制备方法，其步骤如下：1)取表面经过疏水化处理的无机微球或聚合物微球，分散在5～20mL、体积比为1：1的乙醇与水的混合溶液中，得到无机微球或聚合物微球的乙醇与水的分散液，浓度为1～20wt％；在培养皿中注满去离子水，然后用一次性注射器吸取0.1～1.0mL上述无机微球或聚合物微球的乙醇与水分散液，缓慢滴到培养皿中空气‑去离子水的界面上，静置10～30s，再沿培养皿侧壁滴加50～200μL、浓度为5～10wt％的表面活性剂的水溶液，使无机微球或聚合物微球紧密地堆积成单层；将与无机微球或聚合物微球不同材质的亲水基底伸入到水面以下，从单层微球下方缓慢向上提起，然后置于斜面自然干燥，从而在基底上得到单层紧密堆积的无机微球或聚合物微球晶体；2)将步骤1)制得的样品置于倾斜角为20～80°的斜台上，同时将斜台与样品同时放入到等离子刻蚀机腔体中，通过倾斜刻蚀将基底表面单层紧密堆积的无机微球或聚合物微球晶体制备成直径呈梯度变化的微球掩板，基底两端微球的直径相差为50nm～4000nm；刻蚀时间为10～60分钟；然后，打开腔体将样品从斜台取下后水平放置在等离子体刻蚀机腔体中，以直径呈梯度变化的微球掩板为掩膜选择性刻蚀基底，刻蚀时间为10～60分钟；3)将步骤2)制得的样品置于所使用的微球掩板的良溶剂中，使用超声仪对溶剂中的样品超声1～20min，将步骤2)中样品表面残留的微球掩板除去，取出样品后用去离子水清洗2～3遍，用氮气吹干，从而在基底表面制备得到形态呈梯度变化的微纳米级结构阵列。