一种大面积片状微纳复合结构的可控制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于表面纳米材料技术领域，具体涉及一种大面积片状微纳复合结构的可控制备方法。
【背景技术】
[0002]人们在观察自然界生物的过程中，发现了植物界中存在着不少的的超亲水叶片结构，松萝凤梨以及泥炭藓等可通过其表面的鳞片状结构直接摄取养分和水，某些热带植物通过其表面的超亲水特性可将水分快速铺展并蒸发。常用制备超亲水表面主要可通过以下两种途径实现:一、通过光引发超亲水；二、通过在亲水表面构建粗糙结构。可以使用人工控制技术，通过在基底表面构建出特有的微米尺度结构来增强表面的粗糙度，后通过一定的加工手段完成亲水性纳米结构的生长，即可制备出具有超亲水性、自清洁作用及快速干燥特点的超亲水微纳复合结构表面。
[0003]相对于超疏水材料，超亲水材料方面的研究相对较少，但是超亲水表面也有着独特的优点，抗雾性、快速干燥等，此外，超亲水材料在热传递、生物分子固定及减阻等方面也有着潜在的应用。作为一种典型的界面现象，表面浸润性的研究又处于界面化学、物理学、材料学、生物学等方面具有极高的研究和探索价值。
[0004]目前制备无机物超亲水表面的技术主要有溶胶凝胶，氧化还原法，相分离法，水热法，等离子体技术，电化学沉积等方法，然而，上述方法虽然成本低廉，但是获得的微纳复合结构形貌可控性太差，工艺及微纳结构尺寸稳定性较难控制。
【发明内容】
[0005]基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种大面积片状微纳复合结构的可控制备方法，使得微纳复合结构的制备过程可控，并且能够制备出大面积稳定存在的片状微纳复合结构。
[0006]为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现:
[0007]—种大面积片状微纳复合结构的可控制备方法，该方法通过光刻法得到微米结构，通过水浴法生长纳米结构，形成片状微纳复合结构。
[0008]本发明还具有如下区别技术特征:
[0009]所述的微纳复合结构以铝片作为基体。
[0010]所述的形成片状微纳复合结构时，通过先光刻再水浴的方式在微米结构上生长纳米结构；或者通过先光刻再腐蚀，最后水浴的方式在微米结构上生长纳米结构；或者通过先水浴，再光刻，最后腐蚀的方式在纳米结构上形成微米结构。
[0011 ] 所述的腐蚀用的腐蚀液为浓度为5wt %的NaOH溶液。
[0012]所述的光刻完成后，光刻胶脱模清洗时，使用光刻胶去膜剂，在80°C，超声处理15min ;然后用去离子水冲洗后，采用丙酮常温超声处理lOmin，去除光刻胶去膜剂，乙醇清洗，再用去离子水常温超声处理lOmin。
[0013]所述的水浴法的具体过程为:将样品放入水浴锅中加热水煮，在水浴温度为80°C?100°C条件下，持续水浴时间不小于Ih。
[0014]本发明与现有技术相比，有益的技术效果是:
[0015]本方法采用光刻、腐蚀和水浴的方式，使得微米结构的制备和纳米结构的制备均达到可控；本方法制备的微纳结构，接触瞬间接触角15°左右，2s内可完全铺展，接触角为5°以下，本方法无需进行表面修饰，仅通过表面结构的形貌改变便可获得超亲水性。本方法制备的微纳结构，整个结构面积可以按照需要做到分米级、甚至更大，实现大面积制备。该制备方法成本较为低廉，可以获得形貌可控的微纳复合结构，同时该制备方法同微电子工艺相兼容，结合水浴技术，完成了一种对于微纳复合结构制备的新方法。
【附图说明】
[0016]图1为微米结构俯视图。
[0017]图2为实例I中微纳复合结构的剖面图。
[0018]图3为实例2中微纳复合结构的剖面图。
[0019]图4为实例3中微纳复合结构的剖面图。
[0020]图5为a=10ym时的放大倍数为1.1OK的SEM图。
[0021 ]图6为a=10ym时的放大倍数为60.0K的SEM图。
[0022]图7为a=10ym时的实例I中微纳复合结构接触瞬间接触角测试图。
[0023]以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。
【具体实施方式】
[0024]遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
[0025]实施例1:
[0026]本实施例给出一种大面积片状微纳复合结构的可控制备方法，按照以下步骤进行:
[0027]步骤一:制作掩膜版:
[0028]通过掩膜版的设计使得微阵列的结构参数分别为a = 5 μπι, a = ΙΟμπι，a =15 μ m，a = 20 μ m。
[0029]步骤二:光刻:
[0030]通过匀胶、前烘、曝光、显影、后烘等工艺进行光刻，将掩膜版的图形复制到高纯抛光铝表面的光刻胶上，如图1所示。
[0031]光刻胶型号为SU8-1070光刻胶，并进行稀释(SU8:稀释剂=1:3)。匀胶条件为:低速600r/s持续10s，高速4000r/s持续30s ;前烘条件为:热板85°C，烘25?30min ;曝光:曝光机功率11.5?12.5mw/cm2 ;曝光时间，1s ;显影:显影时间，60s ;漂洗:漂洗时间，60s ;坚膜:85°C烘 15min。
[0032]光刻胶型号也可以选择其他型号的光刻胶，如BN303光刻胶。前烘条件为:热板85°C，热板烘3min ;曝光:曝光机功率11.5?12.5mw/cm2;曝光时间，Is ;显影:显影时间，60s ;漂洗:漂洗时间，60s ;坚膜:135°C烘15min。
[0033]步骤三，腐蚀:
[0034]用浓度为5wt %的NaOH溶液进行湿法腐蚀，或采用干法刻蚀，即，反应离子束刻蚀RIE、感应耦合等离子体刻蚀ICP等方法。腐蚀深度为h，得到微米结构。
[0035]步骤四，光刻胶脱模清洗:
[0036]步骤4.1，使用光刻胶去膜剂，在80°C，超声处理15min ；
[0037]步骤4.2，用去离子水冲洗后，采用丙酮常温超声处理lOmin，去除光刻胶去膜剂，乙醇清洗，再用去离子水常温超声处理lOmin。
[0038]步骤五，水浴法:
[0039]步骤5.1，将样品放入水浴锅使用去离子水加热水煮；
[0040]步骤5.2，在水浴温度为80°C?100°C条件下，持续水浴时间不小于Ih ;去离子水冲洗多次，80°C烘干，得到基于铝片的微纳复合结构，结构剖面图如图2所示。不同放大倍数下的SEM图如图5和图6所示，从图中可以明显看出本申请的