[发明专利]一种酸碱响应的各向异性浸润不对称硅纳米圆柱阵列的制备方法

说明书

一种酸碱响应的各向异性浸润不对称硅纳米圆柱阵列的制备方法，属于材料科学技术领域。本发明结合界面自组装和胶体晶体刻蚀的方法，在硅基底表面制备出六方非紧密堆积的纳米圆柱阵列，通过不对称地在柱阵列的左右两侧修饰酸碱响应功能基团，我们实现了诱导强酸强碱沿着不同方向单向浸润的“两面神”基底，该基底同样可以诱导酸碱度介于1和13之间的液体从单向浸润，向各向异性浸润、各向同性浸润、反方向各向异性浸润、反方向单向浸润转换。“两面神”基底在被酸碱处理后，对水同样展示了响应浸润行为，水可以在两个方向的单向浸润之间相互转换。本发明步骤简单，不涉及昂贵的仪器，其卓越的刺激响应性会在许多领域有着重要应用。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种酸碱响应的各向异性浸润不对 称硅纳米圆柱阵列的制备方法。

背景技术

具有刺激响应浸润性表面的制备，已经成为材料科学领域中重要的组成部 分，并且应用于很多研究领域，包括传感器(J.Chapman,F.Regan,Adv.Eng.Mater. 2012,14,B175.)、药物缓释(P.Gupta,K.Vermani,S.Garg,Drug Discovery Today 2002,7,569.)以及微流控器件(K.M.Grant,J.W.Hemmert,H.S.White,J.Am. Chem.Soc.2002,124,462.)。近年来，人们发展并研究了许多新型种类的刺激因 素，包括温度、光、抗衡离子、溶剂/溶质、电势以及酸碱性等。

在目前的大多数研究中，刺激响应浸润性表面主要是在各向同性浸润性质的 状态，即亲水(超亲水)和疏水(超疏水)之间相互转换。而各向异性浸润性由 于其在液体传输、油水分离以及微流体领域的应用前景受到了研究者们的广泛关 注(D.Xia,L.M.Johnson,G.P.Lopez,Adv.Mater.2012,24,1287.)。考虑到未来 的应用前景，如果将各向异性浸润性质引入到刺激响应浸润性表面的转换过程中 将会增大材料的应用范围。较少数的研究报道了材料表面具有刺激响应的各向异 性与各向同性浸润之间的相互转换。然而，材料表面在外界刺激下的两个方向的 单向浸润相互转换还未曾实现，这将大大提高材料本身的应用价值。因此，发展 一种制备过程简单，智能的刺激响应的不同方向单向浸润性表面是非常有意义 的。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能的、步骤简单的一种酸碱响应的各向异性浸润 不对称硅纳米圆柱阵列的制备方法。

本发明结合界面自组装和胶体晶体刻蚀的方法，在硅基片表面制备出六方非 紧密堆积的纳米圆柱阵列。通过不对称修饰的方法进而制备酸碱响应的各向异性 浸润性表面。整个过程操作简便，不涉及复杂昂贵的制备技术，所制备的智能表 面具有很好的稳定性与可逆性。利用我们的方法制备的酸碱响应的不同方向单向 浸润性质相互转换的材料，无论在科学研究中还是在实际应用中都具有重要的意 义。

本发明所述的一种酸碱响应的各向异性浸润不对称硅纳米圆柱阵列的制备 方法，具体步骤如下：

1)硅基片的表面处理：将硅基片依次放置于丙酮、无水乙醇以及去离子水 中超声清洗5～15min；然后将超声清洗后的硅基片置于酸性氧化处理液(质量分 数为30％的过氧化氢和质量分数为98％的浓硫酸的混合溶液，两者体积比为3： 7)煮沸处理30～50min，最后用去离子水清洗至无酸液残留，存于去离子水中待 用；