一種大面積片狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于表面納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大面積片狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人們在觀察自然界生物的過程中，發(fā)現(xiàn)了植物界中存在著不少的的超親水葉片結(jié)構(gòu)，松蘿鳳梨以及泥炭蘚等可通過其表面的鱗片狀結(jié)構(gòu)直接攝取養(yǎng)分和水，某些熱帶植物通過其表面的超親水特性可將水分快速鋪展并蒸發(fā)。常用制備超親水表面主要可通過以下兩種途徑實現(xiàn):一、通過光引發(fā)超親水；二、通過在親水表面構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)。可以使用人工控制技術(shù)，通過在基底表面構(gòu)建出特有的微米尺度結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)表面的粗糙度，后通過一定的加工手段完成親水性納米結(jié)構(gòu)的生長，即可制備出具有超親水性、自清潔作用及快速干燥特點的超親水微納復(fù)合結(jié)構(gòu)表面。
[0003]相對于超疏水材料，超親水材料方面的研究相對較少，但是超親水表面也有著獨特的優(yōu)點，抗霧性、快速干燥等，此外，超親水材料在熱傳遞、生物分子固定及減阻等方面也有著潛在的應(yīng)用。作為一種典型的界面現(xiàn)象，表面浸潤性的研究又處于界面化學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)等方面具有極高的研究和探索價值。
[0004]目前制備無機(jī)物超親水表面的技術(shù)主要有溶膠凝膠，氧化還原法，相分離法，水熱法，等離子體技術(shù)，電化學(xué)沉積等方法，然而，上述方法雖然成本低廉，但是獲得的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)形貌可控性太差，工藝及微納結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性較難控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種大面積片狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控制備方法，使得微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備過程可控，并且能夠制備出大面積穩(wěn)定存在的片狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本申請采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]—種大面積片狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控制備方法，該方法通過光刻法得到微米結(jié)構(gòu)，通過水浴法生長納米結(jié)構(gòu)，形成片狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明還具有如下區(qū)別技術(shù)特征:
[0009]所述的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)以鋁片作為基體。
[0010]所述的形成片狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)時，通過先光刻再水浴的方式在微米結(jié)構(gòu)上生長納米結(jié)構(gòu)；或者通過先光刻再腐蝕，最后水浴的方式在微米結(jié)構(gòu)上生長納米結(jié)構(gòu)；或者通過先水浴，再光刻，最后腐蝕的方式在納米結(jié)構(gòu)上形成微米結(jié)構(gòu)。
[0011 ] 所述的腐蝕用的腐蝕液為濃度為5wt %的NaOH溶液。
[0012]所述的光刻完成后，光刻膠脫模清洗時，使用光刻膠去膜劑，在80°C，超聲處理15min ;然后用去離子水沖洗后，采用丙酮常溫超聲處理lOmin，去除光刻膠去膜劑，乙醇清洗，再用去離子水常溫超聲處理lOmin。
[0013]所述的水浴法的具體過程為:將樣品放入水浴鍋中加熱水煮，在水浴溫度為80°C?100°C條件下，持續(xù)水浴時間不小于Ih。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益的技術(shù)效果是:
[0015]本方法采用光刻、腐蝕和水浴的方式，使得微米結(jié)構(gòu)的制備和納米結(jié)構(gòu)的制備均達(dá)到可控；本方法制備的微納結(jié)構(gòu)，接觸瞬間接觸角15°左右，2s內(nèi)可完全鋪展，接觸角為5°以下，本方法無需進(jìn)行表面修飾，僅通過表面結(jié)構(gòu)的形貌改變便可獲得超親水性。本方法制備的微納結(jié)構(gòu)，整個結(jié)構(gòu)面積可以按照需要做到分米級、甚至更大，實現(xiàn)大面積制備。該制備方法成本較為低廉，可以獲得形貌可控的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)，同時該制備方法同微電子工藝相兼容，結(jié)合水浴技術(shù)，完成了一種對于微納復(fù)合結(jié)構(gòu)制備的新方法。
【附圖說明】
[0016]圖1為微米結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0017]圖2為實例I中微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0018]圖3為實例2中微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0019]圖4為實例3中微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0020]圖5為a=10ym時的放大倍數(shù)為1.1OK的SEM圖。
[0021 ]圖6為a=10ym時的放大倍數(shù)為60.0K的SEM圖。
[0022]圖7為a=10ym時的實例I中微納復(fù)合結(jié)構(gòu)接觸瞬間接觸角測試圖。
[0023]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
【具體實施方式】
[0024]遵從上述技術(shù)方案，以下給出本發(fā)明的具體實施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]實施例1:
[0026]本實施例給出一種大面積片狀微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控制備方法，按照以下步驟進(jìn)行:
[0027]步驟一:制作掩膜版:
[0028]通過掩膜版的設(shè)計使得微陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為a = 5 μπι, a = ΙΟμπι，a =15 μ m，a = 20 μ m。
[0029]步驟二:光刻:
[0030]通過勻膠、前烘、曝光、顯影、后烘等工藝進(jìn)行光刻，將掩膜版的圖形復(fù)制到高純拋光鋁表面的光刻膠上，如圖1所示。
[0031]光刻膠型號為SU8-1070光刻膠，并進(jìn)行稀釋(SU8:稀釋劑=1:3)。勻膠條件為:低速600r/s持續(xù)10s，高速4000r/s持續(xù)30s ;前烘條件為:熱板85°C，烘25?30min ;曝光:曝光機(jī)功率11.5?12.5mw/cm2 ;曝光時間，1s ;顯影:顯影時間，60s ;漂洗:漂洗時間，60s ;堅膜:85°C烘 15min。
[0032]光刻膠型號也可以選擇其他型號的光刻膠，如BN303光刻膠。前烘條件為:熱板85°C，熱板烘3min ;曝光:曝光機(jī)功率11.5?12.5mw/cm2;曝光時間，Is ;顯影:顯影時間，60s ;漂洗:漂洗時間，60s ;堅膜:135°C烘15min。
[0033]步驟三，腐蝕:
[0034]用濃度為5wt %的NaOH溶液進(jìn)行濕法腐蝕，或采用干法刻蝕，即，反應(yīng)離子束刻蝕RIE、感應(yīng)耦合等離子體刻蝕ICP等方法。腐蝕深度為h，得到微米結(jié)構(gòu)。
[0035]步驟四，光刻膠脫模清洗:
[0036]步驟4.1，使用光刻膠去膜劑，在80°C，超聲處理15min ；
[0037]步驟4.2，用去離子水沖洗后，采用丙酮常溫超聲處理lOmin，去除光刻膠去膜劑，乙醇清洗，再用去離子水常溫超聲處理lOmin。
[0038]步驟五，水浴法:
[0039]步驟5.1，將樣品放入水浴鍋使用去離子水加熱水煮；
[0040]步驟5.2，在水浴溫度為80°C?100°C條件下，持續(xù)水浴時間不小于Ih ;去離子水沖洗多次，80°C烘干，得到基于鋁片的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)剖面圖如圖2所示。不同放大倍數(shù)下的SEM圖如圖5和圖6所示，從圖中可以明顯看出本申請的