[发明专利]一种基于润湿性调控的微纳自组装结构制备方法

摘要

本发明提供了一种基于润湿性调控的微纳自组装结构制备方法，包括如下步骤通过激光填充刻蚀在基底表面的微纳自组装结构图形内部制备出具有微纳粗糙结构的微纳自组装结构图形；将基底表面用N‑异丙基丙烯酰胺薄膜改性；将第一步中未填充扫描过的区域，采用脉冲激光束扫描抛光工艺，进行填充抛光，使得被扫描区域的N‑异丙基丙烯酰胺薄膜被烧蚀而完全去除且其表面粗糙度小于激光填充刻蚀所获得的微纳粗糙结构的表面粗糙度，从而制备出一种自定义图形化的微纳自组装结构。相比传统基于IC工艺的微纳自组装结构制备工艺，本发明所述的方法具有步骤简单、工艺成本低、效率高的优点，尤其适合于单件/小批量、自定义的微纳自组装结构样品制备。

主权项

一种基于润湿性调控的微纳自组装结构制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：采用脉冲激光扫描烧蚀工艺，在基底表面按照自定义的微纳自组装结构图形进行填充刻蚀，从而在基底表面的微纳自组装结构图形内部制备出具有微纳粗糙结构的微纳自组装结构图形；所述微纳自组装结构图形包括若干单元图形，所述单元图形是各种相同或不同的几何封闭图形的组合；单元图形的排布是规则阵列排布或者不规则排布；所述基底的材料要求具有静态接触角小于60度的自身固有亲水性能；所述填充刻蚀是聚焦激光束按一定间距的轮廓线填充、平行线填充、交叉线填充、分形填充方式的一种或几种组合进行轨迹扫描，调节聚焦激光束的扫描工艺参数，使得扫描轨迹上的基底材料通过烧蚀去除而形成微细沟槽，即形成所述微纳粗糙结构，其中沟槽深度为0.01～0.5mm；第二步：将第一步获得的基底表面通过薄膜制备工艺获得均匀覆盖的N‑异丙基丙烯酰胺薄膜，厚度为10～100nm；第三步：将第一步中未填充扫描过的区域，采用脉冲激光束扫描抛光工艺，进行填充抛光，即聚焦激光束按一定间距的轮廓线填充、平行线填充、交叉线填充、分形填充方式的一种或几种组合进行轨迹扫描，调节聚焦激光束的扫描工艺参数，使得被扫描区域在第二步中获得的N‑异丙基丙烯酰胺薄膜被烧蚀而完全去除且其表面粗糙度小于第一步中激光填充刻蚀所获得微纳粗糙结构的表面粗糙度，从而制备出一种自定义图形化的微纳自组装结构；该微纳自组装结构中具有激光填充刻蚀微纳粗糙结构且覆盖有N‑异丙基丙烯酰胺薄膜的区域在表面化学成分和粗糙度的耦合作用下，具有热响应润湿性，通过调控控温，实现超亲水性和超疏水性之间的可逆变换；而激光填充抛光的区域没有覆盖N‑异丙基丙烯酰胺薄膜且表面粗糙度较低，表现出基底高表面自由能的自身固有亲水性能；第四步：测试第三步获得的微纳自组装结构的表面接触角指标、滚动角指标及调控控温的润湿性转变性能指标，若不满足设计要求，则改变脉冲激光扫描烧蚀工艺中激光功率和光斑直径，使得刻蚀沟槽的深度与宽度相应的发生改变，返回到第一步按照新的工艺参数重新进行填充刻蚀；若满足要求，则结束。