一种超吸水图案化金属纳米线薄膜的制作方法

1.本实用新型涉及微纳米制造领域，特别涉及一种超吸水图案化金属纳米线薄膜。


背景技术：

2.高温器件在水冷散热过程中，因为莱顿弗罗斯特效应的影响，散热效率极低，这种低散热效率直接降低了高温器件的使用寿命。如何减小莱顿弗罗斯特效应，加速冷却高温器件，一直是工业界和学术界关注的问题。cn201080018156.2号专利公开了一种用于在铸模的型壁上施加表面处理剂的方法和喷淋装置，该专利在发热器件和喷淋装置之间安装了流体压力泵，通过加强空气流出速度击穿气垫的方法，降低莱顿弗洛斯特效应的不利影响。但是这种方法成本较高，需要安装流体压力泵的空间，并且只适用于较大器件，不适用于微型高温器件。


技术实现要素：

3.本实用新型为了解决现有技术中的缺陷，提出了一种超吸水图案化金属纳米线薄膜。
4.本实用新型的一种超吸水图案化金属纳米线薄膜，所述薄膜包括基层，所述基层的一表面具有第一微米柱阵列，所述基层的与所述一表面相反的另一表面具有第二微米柱阵列，所述第一微米柱阵列中微米柱的宽深比大于所述第二微米柱阵列中微米柱的宽深比。
5.优选地，所述薄膜由金属纳米线构成。
6.优选地，所述金属纳米线的直径为100-600nm，并且长径比为50-100。
7.优选地，所述金属纳米线为银纳米线。
8.优选地，所述薄膜的所述基层的厚度为150-500um。
9.优选地，所述第一微米柱阵列的微米柱宽度为5-10um，宽深比为10-15，相邻第一微米柱之间的距离为所述宽度的5-10倍。
10.优选地，所述第二微米柱阵列的微米柱宽度为10-50um，宽深比为4-8，相邻第二微米柱之间的距离为所述宽度的5-10倍。
11.优选地，所述第一微米柱阵列和第二微米柱阵列中的微米柱形状为三棱柱、四棱柱或圆形柱。
12.本实用新型具有如下有益效果：
13.本实用新型的超吸水图案化金属纳米线薄膜，可以有效地快速冷却高温器件，适用于各种尺寸的高温器件，并且不需额外占用体积。
附图说明
14.图1是本实用新型的超吸水图案化金属纳米线薄膜的立体图，其中左上角小图为本实用新型的超吸水图案化金属纳米线薄膜的内部结构放大图。
15.图2为本实用新型的超吸水图案化金属纳米线薄膜的一种微米柱形状示意图。
16.图3为本实用新型的超吸水图案化金属纳米线薄膜的另一种微米柱形状示意图。
具体实施方式
17.以下将结合说明书附图对本实用新型的实施方式予以说明。需要说明的是，本说明书中所涉及的实施方式不是穷尽的，不代表本实用新型的唯一实施方式。以下相应的实施例只是为了清楚的说明本实用新型专利的实用新型内容，并非对其实施方式的限定。对于该领域的普通技术人员来说，在该实施例说明的基础上还可以做出不同形式的变化和改动，凡是属于本实用新型的技术构思和实用新型内容并且显而易见的变化或变动也在本实用新型的保护范围之内。
18.如图1-3所示，本实用新型的优选实施例的一种超吸水图案化金属纳米线薄膜10，所述薄膜10包括基层1，所述基层1的一表面具有第一微米柱阵列2，所述基层1的与所述一表面相反的另一表面具有第二微米柱阵列3，所述第一微米柱阵列2中微米柱的宽深比大于所述第二微米柱阵列3中微米柱的宽深比。优选地，所述第一微米柱阵列2的微米柱宽度为5
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10um，宽深比为10-15，相邻微米柱之间的距离为所述宽度的5-10倍。所述第二微米柱阵列 3的微米柱宽度为10-50um，宽深比为4-8，相邻微米柱之间的距离为所述宽度的5-10倍。
19.在每个优选的实施例中，本实用新型的所述薄膜10由金属纳米线通过灰度光刻工艺和刻蚀工艺制备而成。图1左上角的小图为所述薄膜10的内部结构放大图，图中线段长度表示2um。优选地，所述金属纳米线的直径为100-600nm，并且长径比为50-100。金属纳米线的长径比越大，组成薄膜的力学性能越好，薄膜越牢固。优选地，所述金属纳米线为银纳米线。银相比其它金属具有更好的导热性能，可以使得银纳米线具有更好的散热性能。在其他实施例中，所述金属纳米线也可以为铜纳米线或金纳米线。
20.在每个优选的实施例中，所述薄膜10的所述基层1的厚度为150-500um。一般地，薄膜10的基层1的厚度不小于第一微米柱阵列2的最大高度，这样可以确保薄膜10的结构稳定性。
21.在图1所示的优选实施例中，所述第一微米柱阵列2和第二微米柱阵列3中的微米柱形状为四棱柱。当然，在其他优选实施例中，微米柱的形状也可以为三棱柱或圆形柱，如图2 和3所示。
22.本实用新型的优选实施例的超吸水图案化金属纳米线薄膜10用于冷却高温器件5时，如图1所示，一般是将薄膜10的第二微米柱阵列3贴附在高温器件5的表面，再将水滴至外轮廓贴附薄膜10的高温器件5表面。这样，薄膜10的第一微米柱阵列2，由于具有较高的宽深比，可以利用毛细力增强自身的吸水效果，能有效降低莱顿弗罗斯特效应的不利影响。而第二微米柱阵列3连接高温器件5的表面进行传热降温，由于第二微米柱阵列3具有较低的宽深比，因此能更有效地传导高温器件5的热量。同时，薄膜10的第二微米柱阵列3 和高温器件5的表面之间能形成多个空腔4，而空腔4会保存大量的水分，从而实现加速冷却高温器件5的目的。并且，本实用新型的超吸水图案化金属纳米线薄膜适用于各种尺寸的高温器件5，并且在对高温器件5进行冷却时不需额外占用体积。
23.下面说明本实用新型的超吸水图案化金属纳米线薄膜的制备方法，包括如下步骤：
24.步骤一、用溶液清洗单晶硅基底，该溶液可以优选丙酮溶液；
25.步骤二、在单晶硅基底上面旋涂光刻胶，该光刻胶可以优选s1818光刻胶；
26.步骤三、利用灰度光刻工艺和刻蚀工艺，制备出金属纳米线薄膜的图案化空腔结构；
27.步骤四、将浓度为10mg/ml的金属纳米线溶液灌入图案化空腔结构中，金属纳米线可以优选银纳米线；
28.步骤五、采用氙灯辐照金属纳米线，使纳米线中间和端部的相邻部位熔融连接，制备上表面微米柱即第一微米柱阵列2、中间层即基层1和下表面微米柱即第二微米柱阵列3；
29.步骤六、利用刻蚀工艺，去除多余的光刻胶，从而获得本实用新型的超吸水图案化金属纳米线薄膜。
30.显然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围。


技术特征：
1.一种超吸水图案化金属纳米线薄膜，其特征在于，所述薄膜包括基层，所述基层的一表面具有第一微米柱阵列，所述基层的与所述一表面相反的另一表面具有第二微米柱阵列，所述第一微米柱阵列中微米柱的宽深比大于所述第二微米柱阵列中微米柱的宽深比。2.根据权利要求1所述的超吸水图案化金属纳米线薄膜，其特征在于，所述薄膜由金属纳米线构成。3.根据权利要求2所述的超吸水图案化金属纳米线薄膜，其特征在于，所述金属纳米线的直径为100-600nm，并且长径比为50-100。4.根据权利要求3所述的超吸水图案化金属纳米线薄膜，其特征在于，所述金属纳米线为银纳米线。5.根据权利要求1所述的超吸水图案化金属纳米线薄膜，其特征在于，所述薄膜的所述基层的厚度为150-500um。6.根据权利要求1所述的超吸水图案化金属纳米线薄膜，其特征在于，所述第一微米柱阵列的微米柱宽度为5-10um，宽深比为10-15，相邻第一微米柱之间的距离为所述宽度的5-10倍。7.根据权利要求1所述的超吸水图案化金属纳米线薄膜，其特征在于，所述第二微米柱阵列的微米柱宽度为10-50um，宽深比为4-8，相邻第二微米柱之间的距离为所述宽度的5-10倍。8.根据权利要求6或7所述的超吸水图案化金属纳米线薄膜，其特征在于，所述第一微米柱阵列和第二微米柱阵列中的微米柱形状为三棱柱、四棱柱或圆形柱。

技术总结
本实用新型提供了一种超吸水图案化金属纳米线薄膜，所述薄膜包括基层，所述基层的一表面具有第一微米柱阵列，所述基层的与所述一表面相反的另一表面具有第二微米柱阵列，所述第一微米柱阵列中微米柱的宽深比大于所述第二微米柱阵列中微米柱的宽深比。所述薄膜的第一微米柱阵列，由于具有较高的宽深比，可以利用毛细力增强自身的吸水效果，能有效降低莱顿弗罗斯特效应的不利影响；而第二微米柱阵列连接高温器件的表面进行传热降温，由于第二微米柱阵列具有较低的宽深比，因此能更有效地传导高温器件的热量。同时，薄膜的第二微米柱阵列和高温器件的表面之间能形成多个空腔，而空腔会保存大量的水分，从而实现加速冷却高温器件的目的。的目的。的目的。


技术研发人员：赵强 桂成群 孙胜兵
受保护的技术使用者：矽万（上海）半导体科技有限公司
技术研发日：2022.09.09
技术公布日：2022/12/30