[发明专利]一种PDMS柔性超疏水薄膜的制作方法

说明书

本发明公开了一种PDMS柔性超疏水薄膜的制作方法，其是利用MEMS技术制备由双层胶构成的具有倒悬(Under cut)结构的复制模板，并基于该模板采用柔性复制工艺，在PDMS等柔性材料表面形成超疏水结构，实现PDMS柔性超疏水薄膜的制备。本发明的方法操作简单、制造成本低、效率高，且不需要苛刻的设备，有利于实现低成本批量化生产。

技术领域

本发明涉及一种PDMS柔性超疏水薄膜的制作方法，更具体地说是涉及利用倒悬结构模板和柔性复制工艺制作PDMS柔性超疏水薄膜的方法，属于微纳结构制作技术领域。

背景技术

近年来，超疏水材料的应用研究成为引人注目的前沿领域。超疏水表面一般定义为水与该表面接触角大于150°、滑动角小于20°。由于流体在该表面上具有优异的超流动性和自洁性，利用超疏水材料可以实现：减少墙面、玻璃、户外设备、汽车表面上各类尘埃、冰雪、颗粒物的粘附；防止雷达、天线表面由于雨雪粘连而导致的信号衰减；在生物医药行业，防止污垢、蛋白质的吸附，减少贵重试剂的损耗；降低水管运输、水面航行等的驱动能量损耗。

早期常用的材料是特氟龙等化学涂层对固体表面进行化学改性以降低表面能，然而即便在最光滑表面上纯水的最高接触角仅为119°，由此带来的接触角滞后仍然比较大，不能满足许多实际需求。目前加工制作超疏水表面的常用方法主要是使用Si及其化合物为表面材料，基于IC工艺的微细加工方法。此方法加工工艺完全依赖于材料性质，只有Si刻蚀、扩散光刻、电化学等少数几种方法。这些方法使用设备昂贵，成本高，因而无法向批量化、器件化方向发展。或随机纳米结构难以控制，难以满足许多实际要求。同时，这些方法多使用硬质材料制备超疏水表面，难以适应复杂的使用环境要求。

发明内容

本发明的目的是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种PDMS柔性超疏水薄膜的制作方法，旨在利用双层胶制造倒悬(Under cut)结构模板，并基于此模板采用柔性复制工艺制备超疏水薄膜，并有利于实现低成本批量化生产。

为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种PDMS柔性超疏水薄膜的制作方法，其特征是，包括如下步骤：

a、清洗硅片

依次使用丙酮、异丙醇和去离子水对硅片进行超声清洗，然后烘干，获得清洁硅片；

具体的：超声清洗是先用丙酮超声清洗5min，再用异丙醇超声清洗5min，最后用去离子水超声清洗5min，然后氮气吹干后，再在130℃烘烤30min以彻底清除硅片表面粘附的水分子。

b、制备单层光刻胶基底

在所述清洁硅片表面旋涂LOR光刻胶，旋涂厚度为3～5μm，然后在150-200℃烘烤5～10min，再冷却至室温，形成单层光刻胶基底；其中，旋涂的初始转速500rpm、持续10s，然后加速至1500～2000rpm、持续30s；

c、制备双层光刻胶基底

在所述单层光刻胶基底表面旋涂SU8-2050光刻胶，旋涂厚度为40～60μm，然后先在65℃烘烤3min、再在90℃烘烤10min，最后冷却至室温，形成双层光刻胶基底；其中，旋涂的初始转速500rpm、持续5s，然后加速至2000～3000rpm、持续30s；

d、制备倒悬结构模板

在所述双层光刻胶基底表面覆盖掩膜版并进行紫外曝光，紫外曝光的曝光剂量为200mJ/cm²、曝光时间为15～25s；然后烘烤使SU8-2050光刻胶固化；其中：所述紫外曝光采用接触曝光方式，光源波长为365nm；所述烘烤是先在65℃烘烤5min，再升温至95℃并烘烤10min，最后冷却至室温；