本发明实施例涉及超疏水产品领域,尤其涉及一种超疏水薄膜的制备方法。
背景技术:
超疏水结构在抗腐蚀、防雾、油水分离等领域有广泛的应用前景,而透明且超疏水的结构在镜头防护、汽车挡风玻璃、后视镜等产品上的应用潜力使之越来越受到人们的重视。
目前,主要通过溶胶凝胶法制作超疏水薄膜,但溶胶凝胶法制备步骤多,制备周期长,且无法大面积生产,因而需要提供一种新的超疏水薄膜的制备方法。
技术实现要素:
本发明实施例提供一种超疏水薄膜的制备方法,能够解决现有溶胶凝胶法制备超疏水薄膜制备步骤多、制备周期长且无法大面积生产的问题。
为了达到上述目的,本发明提供一种超疏水薄膜的制备方法,包括:
在衬底上形成多晶硅微纳结构阵列层;
在所述多晶硅微纳结构阵列层上形成无机物微纳结构阵列层;
对所述无机物微纳结构阵列层进行表面疏水化处理,制成超疏水薄膜。
可选的,在衬底上形成多晶硅微纳结构阵列层,包括:
在所述衬底上沉积第一厚度的非晶硅层;
将所述非晶硅层转化为所述多晶硅微纳结构阵列层。
可选的,所述第一厚度为50nm至80nm。
可选的,将所述非晶硅层转化为所述多晶硅微纳结构阵列层,包括:
对所述非晶硅层进行准分子激光退火,形成所述多晶硅微纳结构阵列层。
可选的,所述无机物微纳结构阵列层中包括的若干个无机物微纳结构分别与所述多晶硅微纳结构阵列层包括的若干个多晶硅微纳结构对准。
可选的,对所述无机物微纳结构阵列层进行表面疏水化处理,制成超疏水薄膜,包括:
将形成有所述多晶硅微纳结构阵列层和所述无机物微纳结构阵列层的所述衬底放置于容置有疏水化溶液的密闭容器中;
以预设温度加热所述密闭容器预设时长之后,将所述衬底取出后晾干,制成所述超疏水薄膜。
可选的,所述疏水化溶液由十七氟癸基三甲氧基硅烷溶于异丙酮中形成。
可选的,所述多晶硅微纳结构阵列层包括若干个多晶硅微纳结构,相邻多晶硅微纳结构之间的间隙为0.3um至0.5um,所述多晶硅微纳结构的高度为40nm至50nm;所述无机物微纳结构阵列层包括若干个无机物微纳结构,相邻无机物微纳结构之间的间隙为0.3um至0.5um,所述无机物微纳结构的高度为40nm至50nm。
可选的,在所述多晶硅微纳结构阵列层上形成无机物微纳结构阵列层,包括:
在所述多晶硅微纳结构阵列层上沉积第二厚度的所述无机物微纳结构阵列层;其中,所述第二厚度为120nm至150nm。
可选的,所述无机物微纳结构阵列层为二氧化硅微纳结构阵列层。
本发明实施例提供的超疏水薄膜的制备方法,在衬底上形成多晶硅微纳结构阵列层之后,在多晶硅微纳结构阵列层上形成无机物微纳结构阵列层,之后,对无机物微纳结构阵列层进行表面疏水化处理,提供了一种周期短的、可大面积生产的超疏水薄膜的制备方法,有利于超疏水薄膜的商业化应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的超疏水薄膜的制备方法;
图2至图3为本发明一实施例提供的超疏水薄膜的制备过程示意图;
图4为本发明一实施例提供的无机物微纳结构阵列层的平面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例提供的超疏水薄膜的制备方法;图2至图3为本发明一实施例提供的超疏水薄膜的制备过程示意图;图4为本发明一实施例提供的无机物微纳结构阵列层的平面示意图。以下结合图2至图4对图1所示的超疏水薄膜的制备方法进行说明。如图1所示,超疏水薄膜可以包括以下步骤:
s101、在衬底10上形成多晶硅微纳结构阵列层11,如图2所示。
s102、在多晶硅微纳结构阵列层11上形成无机物微纳结构阵列层12,如图3、图4所示。
s103、对无机物微纳结构阵列层12进行表面疏水化处理,制成超疏水薄膜。
本发明实施例提供的超疏水薄膜的制备方法,在衬底上形成多晶硅微纳结构阵列层之后,在多晶硅微纳结构阵列层上形成无机物微纳结构阵列层,之后,对无机物微纳结构阵列层进行表面疏水化处理,提供了一种周期短的、可大面积生产的超疏水薄膜的制备方法,有利于超疏水薄膜的商业化应用。
在本发明的一实施方式中,上述s101可以包括:
在衬底10上沉积第一厚度的非晶硅层(a-si);
将非晶硅层转化为多晶硅(p-si)微纳结构阵列层。
其中,第一厚度可以为50nm(纳米)至80nm。
具体的,可以通过对非晶硅层进行准分子激光退火(excimerlaserannealing,ela)形成多晶硅微纳结构阵列层11。当然,本发明不限于此,在本发明的另一实施方式中,也可以采用其它方式将非晶硅层转化为多晶硅微纳结构阵列层11。
在本发明的一实施方式中,对无机物微纳结构阵列层12进行表面疏水化处理,制成超疏水薄膜的步骤,可以包括:
将形成有多晶硅微纳结构阵列层11和无机物微纳结构阵列层12的衬底10放置于容置有疏水化溶液的密闭容器中;
以预设温度加热所述密闭容器预设时长之后,将衬底10取出后晾干,制成超疏水薄膜。
在本发明的一实施方式中,上述疏水化溶液可以由含氟硅烷溶于醇类溶剂中形成,其中,含氟硅烷还可以为十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟烷基氯硅烷、全氟烷基烷氧基硅烷中的至少一种,醇类溶剂可以由乙醇、丙醇、丁醇等中的一种或多种形成。
在本发明的另一实施方式中,上述疏水化溶液可以由含氟硅烷溶于异丙酮溶剂中形成,其中,含氟硅烷还可以为十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟烷基氯硅烷、全氟烷基烷氧基硅烷中的至少一种。
较佳的,上述疏水化溶液由十七氟癸基三甲氧基硅烷溶于异丙酮中形成。
具体的,预设温度可以为80℃(摄氏度)至90℃,较佳的,预设温度为85℃。具体的,预设时长可以大致为3小时,例如,2小时55分钟,较佳的,预设时长为3小时。
较佳的,无机物微纳结构阵列层12中包括的若干个无机物微纳结构121分别与多晶硅微纳结构阵列层11包括的若干个多晶硅微纳结构111对准,示例性的,如图3所示,无机物微纳结构121分别与多晶硅微纳结构111对准。
在本发明的一实施方式中,如图2所示,多晶硅微纳结构阵列层11包括若干个多晶硅微纳结构111,相邻多晶硅微纳结构111之间的间隙d1为0.3um至0.5um,多晶硅微纳结构111的高度h1为40nm至50nm。
具体的,多晶硅微纳结构阵列层11中的若干个多晶硅微纳结构均匀分布。当然,在本发明的另一实施方式中,若干个多晶硅微纳结构也可以无规则排布或者以其他规则排布。
在本发明的一实施方式中,如图3、图4所示,无机物微纳结构阵列层12包括若干个无机物微纳结构121,相邻无机物微纳结构121之间的间隙d2为0.3um至0.5um,无机物微纳结构121的高度h2为40nm至50nm。
具体的,无机物微纳结构阵列层12中的若干个无机物微纳结构均匀分布。当然,在本发明的另一实施方式中,若干个无机物微纳结构也可以无规则排布或者以其他规则排布。
需要说明的是,无机物微纳结构阵列层12也可以由本领域常用的氧化物、氮化物和碳化物中的一种或多种形成,优选的,无机物微纳结构阵列层12可以由氧化锌、二氧化钛、氧化锆、氧化铝、二氧化硅、氮化硼、氮化铝中的一种或多种形成。较佳的,无机物微纳结构阵列层12可以为二氧化硅微纳结构阵列层。
在本发明的一实施方式中,上述s102可以包括:在多晶硅微纳结构阵列层11上沉积第二厚度的无机物微纳结构阵列层12。较佳的,第二厚度为120nm至150nm。具体的,上述s102可以包括:在多晶硅微纳结构阵列层11上沉积第二厚度的二氧化硅微纳结构阵列层。本领域技术人员可以理解的是,在实际应用中,也可以采用其它可实现的方式在多晶硅微纳结构阵列层11上形成第二厚度的无机物微纳结构阵列层12。
在具体实施时,可以采用化学气相沉积(chemicalvapordeposition,cvd)法,在多晶硅微纳结构阵列层11上沉积第二厚度的无机物微纳结构阵列层12。
需要说明的是,所谓“微纳”,是指微米、亚微米或纳米的尺度。
需要说明的是,衬底10可以包括任意合适的材料形成,例如硅等半导体材料,玻璃、石英等其他无机材料,或者有机玻璃、聚碳酸酯等有机材料。
具体的,上述微纳结构可以为微纳柱或微纳颗粒。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。