[发明专利]一种超疏水微纳复合结构的全参数可控制备方法

摘要

本发明公开了一种超疏水微纳复合结构的全参数可控制备方法，属于微纳结构制备技术领域。该方法是将微米结构和纳米结构制备结合起来，通过分层制备，即通过光刻实现微米结构制备，通过胶体软刻蚀和体硅刻蚀实现纳米结构制备，微米和纳米结构的复合是通过纳米微球掩膜与微米结构阵列复合来实现的。该方法为微纳结构超疏水表面的科学研究和工程实践提供了研究基础，有效的将材料表面的宏观现象与微观结构联系起来，为定量、定性的探索超疏水表面的物理化学性质提供了基础。该方法是将胶体软刻蚀与体硅刻蚀结合起来，工艺可控性强，操作简单，成本低廉，加工精度高。

主权项

一种硅基超疏水微纳结构全参数可控制备的方法,其特征在于，包括如下步骤：步骤一：硅基微米阵列结构的制备，所述微米结构为方形微柱，其方柱边长a＝5～20μm、高度h＝10～60μm、间距b＝10～120μm；步骤二：纳米掩膜的制备；该过程包括如下四个子步骤:子步骤一：配置单分散系的纳米微球悬浊液；子步骤二：通过氧等离子处理另一疏水基底，使其表面亲水，将纳米微球悬浊液旋涂于该基底上，在所述基底上形成脉络状单层纳米微球薄膜；子步骤三：剥离脉络状单层纳米微球薄膜：首先静置子步骤二中旋涂有的脉络状单层纳米微球薄膜的基底，使其复原成疏水性；然后将旋涂有的脉络状单层纳米微球薄膜的该基底缓慢从上往下浸入液体中；所述脉络状单层纳米微球薄膜从该基底上剥离并悬浮于液面；子步骤四：在液面滴加表面活性剂，挤推脉络状单层纳米微球薄膜组装成致密单层薄膜，完成气‑液界面二次组装；步骤三：纳米掩膜与微米阵列结构复合：在步骤二的子步骤四基础上，降低液面，将所述致密单层薄膜转移到步骤一所述的硅基微米阵列结构表面上；步骤四：胶体软刻蚀，调节纳米掩膜间距及半径，实现纳米掩膜直径d＝200～800nm，高度h1＝3μm～200nm范围变化；步骤五：硅基纳米结构全参数可控制备，该步骤采用金属辅助刻蚀法刻蚀硅基底，分为两个子步骤；子步骤一：硅基表面蒸镀银，所述蒸镀银层厚度不超过软刻蚀后纳米微球的半径；子步骤二：将处理好的硅基底放在HF和H₂O₂混合溶液中进行刻蚀；子步骤三：将步骤四所获硅基底放在干燥箱中进行加温处理，然后放入子步骤二所配溶液中，进行反应，通过控制反应时间控制纳米微柱的深度；子步骤四：将刻蚀后的硅基底放在四氢呋喃中浸泡去除纳米微球；步骤六：氟硅烷修饰硅基微纳复合结构，制备出超疏水性能表面。