1.一種仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu),其特征在于,其在硅基底上,加工有氧化硅親水區(qū),氧化硅厚度為200-800nm;硅基底表面其它區(qū)域制有超疏水的硅納米線結(jié)構(gòu);所述親水區(qū)形狀為若干個等腰三角形線性排列成的楔形陣列,或者輻條為等腰三角形的輪轂形陣列;其中:
所述楔形陣列是以等腰三角形底邊共線排列而成,各三角形間距相等;各三角形底線另一面為親水性的冷凝液匯集區(qū),冷凝液匯集區(qū)向外開設(shè)有引流通道;
所述輪轂陣列是以等腰三角形底邊繞輪轂內(nèi)圓相切方式、按各三角形頂角平分線等角度排列而成;輪轂內(nèi)圓的內(nèi)部區(qū)域為親水性的冷凝液匯集區(qū),冷凝液匯集區(qū)向外開設(shè)有引流通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu),其特征在于,所述匯集區(qū)基底為氧化硅,和\或所述引流通道由多孔材料制成。
3.一種仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:
(1)在基底表面旋涂光刻膠,通過光刻掩模曝光顯影,形成樣品;所述基底為表面有氧化硅層的硅晶圓片;
(2)刻蝕氧化硅層:刻蝕步驟(1)制備的樣品,使未被光刻膠保護的氧化硅層被刻蝕,裸露出硅;
(3)制備疏水區(qū)域:刻蝕步驟(2)處理后的樣品,在未被光刻膠保護的區(qū)域制備出超疏水的硅納米線結(jié)構(gòu)表面;
(4)去除光刻膠:除去步驟(3)處理得到的樣品上的光刻膠使樣品表面的氧化硅層裸露出來;
(5)制備冷凝液引流通道:使用多孔材料在冷凝液匯集區(qū)域制備引流 通道,將冷凝液匯集區(qū)域的冷凝液引流出樣品表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,所述掩模的圖形為若干個等腰三角形線性排列成的楔形陣列,或者輻條為等腰三角形的輪轂形陣列;其中:
所述楔形陣列是以等腰三角形底邊共線排列而成,各三角形間距相等;各三角形底線另一面為冷凝液匯集區(qū),冷凝液匯集區(qū)向外開設(shè)有引流通道;
所述輪轂陣列是以等腰三角形底邊繞輪轂內(nèi)圓相切方式、按各三角形頂角平分線等角度排列而成;輪轂內(nèi)圓的內(nèi)部區(qū)域為冷凝液匯集區(qū),冷凝液匯集區(qū)向外開設(shè)有引流通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu),其特征在于,所述匯集區(qū)基底為氧化硅,和\或所述引流通道由多孔材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,所述三角形的頂角為0.5-3°,高為0.5-2cm,各三角形相鄰邊的最小間距為0-300μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,所述刻蝕制備疏水區(qū)域采用的是感應(yīng)耦合等離子方法,刻蝕參數(shù)為:射頻功率為20±2W,等離子耦合功率為700±50W,氣壓為10±1mTorr,氣體流量SF6=17±2sccm,C4F8=30±5sccm;和\或步驟(4)去除光刻膠方法是:將樣品放到去膠液或者丙酮溶液中,進行超聲清洗,再用去離子水清洗,用氮氣槍吹干。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,步驟(2)中采用的刻蝕溶液是氫氟酸和氟化銨混合溶液,其中混合溶液中氫氟酸的質(zhì)量分數(shù)為5-10%,氟化銨的質(zhì)量分數(shù)為15-20%。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,步驟(5)所述多孔材料包括化學(xué)纖維、金屬氧化物納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或者經(jīng)過親水處理的泡沫金屬材料,和\或所述步驟(3)中制備得到 的硅納米線結(jié)構(gòu)厚度為0.5-3μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的仿生水汽冷凝與收集結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,使用質(zhì)量分數(shù)為0.5-1%的氫氟酸溶液處理氧化硅層表面,使氧化硅層結(jié)構(gòu)具有更好的親水性。