一种基于微结构的超浸润表面及其制备方法与流程

本发明属于微纳制造领域，具体涉及一种基于微结构的超浸润表面的制备方法，可以高效可靠地制备基于微结构的超浸润表面。

背景技术：

超浸润表面是指具有固体、液体、气体之间特殊浸润性能的表面。分为超亲水，超疏水，超亲油，超疏油等类型，可应用于防覆冰、海洋防污、油水分离、自清洁、降温等方面。

传统的超亲水表面一般采用溶胶-凝胶法，通过改变水解和缩聚的前驱体，可以得到不同形貌和表面的化学组成膜，该方法一般采用紫外光照射的方式才能获取超亲水性，存在一定的局限性。电化学方法可以，无需光照制备聚合物超亲水表面，但是，其亲水性只能维持1到2天，并且所获得的样品表面难以得到相同的阵列型的结构，并且难以控制结构的表面形貌。

本发明提供了一种新型的基于微结构的超浸润表面及其制备方法，可以高效可靠地大批量大面积进行加工，该方法采用的离子束刻蚀和氧等离子体对紫外光刻做出的微结构进行处理，所得到的结构具有良好的超亲水的性质，可以实现大面积加工、工艺简单且可操作性强。

技术实现要素：

本发明采用以下技术方案：利用光刻技术对负型光刻胶进行曝光，得到柱形图案，显影后利用离子束刻蚀对样品进行处理，再用氧等离子体处理，从而得到所需的超浸润表面。

一种用于基于微结构的超浸润表面的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、提供衬底并对衬底进行清洗；

步骤二、在清洗后的衬底上旋涂一层负性光刻胶，制得旋涂负性光刻胶的样品；

步骤三、将旋涂负性光刻胶的样品放在热板上进行烘烤，去除步骤二中光刻胶中的溶剂；

步骤四、利用光刻技术对步骤三中的光刻胶进行图案化曝光，制作微结构样品；

步骤五、将微结构样品放在热板上进行烘烤，去除步骤四中光刻胶中的溶剂；

步骤六、利用显影液对曝光后的微结构样品进行显影操作得到显影后微结构样品；

步骤七、利用斜角离子束刻蚀，对显影后微结构样品进行处理；

步骤八、利用氧等离子体对步骤七得到的显影后微结构样品进行处理，制备出超浸润表面。

进一步的改进，所述步骤一的衬底为氧化硅衬底。

进一步的改进，所述步骤二中的负型光刻胶为su-83035。

进一步的改进，所述步骤四中的光刻技术为紫外曝光技术，进行接触式曝光。

进一步的改进，所述步骤六中的显影液为负型光刻胶显影液，所述负型光刻胶显影液包括pgmea溶液和异丙醇。

进一步的改进，所述步骤三和步骤五中的烘烤的温度范围分别为65℃～120℃，95℃～120℃，烘烤的时间分别为100～180分钟，5～10min。

进一步的改进，所述步骤七中，所述步骤七中，离子束刻蚀能量范围200～900ev，束流范围为30～100ma

进一步的改进，所述步骤八中的氧等离子体处理时间为10s以上。

与现有技术相比较，本发明提供了一种基于微结构的超浸润表面及其制备方法,利用光刻技术、离子束刻蚀和氧等离子体处理制造出微结构，实现超亲水功能，可以用于自清洁，防覆冰，蒸发降温等领域。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是在衬底上旋涂负型光刻胶的示意图。

图2是对负型光刻胶曝光显影后示意图。

图3是离子束刻蚀处理前后的接触角变化图。

图4是没有结构的光刻胶表面与有结构的表面经过离子束刻蚀处理前后的接触角变化图。

图5是样品实现超亲水功能的动态图。

图中简单符号说明：

1.衬底2.负型光刻胶3.曝光后的负型光刻胶

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细描述，应当理解，此处所描述的实施方式用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

提供衬底：选择二氧化硅衬底、并先用丙酮、乙醇、去离子水各超声清洗10min，用氮气吹干，并用烘板加热至120°使样品表面保持干燥。

如图1所示，先在衬底上倒上su-83035，使之覆盖衬底的三分之一即可，并用匀胶机以500r/min的转速预甩旋涂10s，再以3000r/min的转速旋涂60s，使得su-83035均匀覆盖在衬底上，将样品放在热板上65℃烘烤10min，然后以95℃烘烤90-120min；烘烤后，su-83035厚度约为30um；

如图2所示，利用紫外光刻设备对su-83035光刻胶进行曝光，并把曝光后的片子在pgmea溶液中显影100s，然后用异丙醇冲洗30s，用氮气吹干；

如图3所示，采用离子束刻蚀设备，以高压为900ev，束流70ma，角度为20°，对样品进行抛光处理20～120min；用氧等离子体对样品进行处理，得到超亲水表面。

一种基于微结构的超浸润表面，包括衬底1、负型光刻胶2、曝光后的负型光刻胶3；负型光刻胶2固定在衬底1上，经过紫外曝光及显影对负型光刻胶2进行处理，制得曝光后的负型光刻胶3。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种用于基于微结构的超浸润表面的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一、提供衬底并对衬底进行清洗；

步骤二、在清洗后的衬底上旋涂一层负性光刻胶，制得旋涂负性光刻胶的样品；

步骤三、将旋涂负性光刻胶的样品放在热板上进行烘烤，去除步骤二中光刻胶中的溶剂；

步骤四、利用光刻技术对步骤三中的光刻胶进行图案化曝光，制作微结构样品；

步骤五、将微结构样品放在热板上进行烘烤，去除步骤四中光刻胶中的溶剂；

步骤六、利用显影液对曝光后的微结构样品进行显影操作得到显影后微结构样品；

步骤七、利用斜角离子束刻蚀，对显影后微结构样品进行处理；

步骤八、利用氧等离子体对步骤七得到的显影后微结构样品进行处理，制备出超浸润表面。

2.根据权利要求1所述的一种用于基于微结构的超浸润表面的制备方法，其特征在于：所述步骤一的衬底为氧化硅衬底。

3.根据权利要求1所述的一种用于基于微结构的超浸润表面的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的负型光刻胶为su-83035。

4.根据权利要求1所述的一种用于基于微结构的超浸润表面的制备方法，其特征在于：所述步骤四中的光刻技术为紫外曝光技术，进行接触式曝光。

5.根据权利要求1所述的一种用于基于微结构的超浸润表面的制备方法，其特征在于：所述步骤六中的显影液为负型光刻胶显影液，所述负型光刻胶显影液包括pgmea溶液和异丙醇。

6.根据权利要求1所述的一种用于基于微结构的超浸润表面的制备方法，其特征在于：所述步骤三和步骤五中的烘烤的温度范围分别为65℃～120℃，95℃～120℃，烘烤的时间分别为100～180分钟，5～10min。

7.根据权利要求1所述的一种用于基于微结构的超浸润表面的制备方法，其特征在于：所述步骤七中，离子束刻蚀能量范围200～900ev，束流范围为30～100ma。

技术总结
本发明公开了一种基于微结构的超浸润表面及其制备方法，将旋涂负性光刻胶的样品放在热板上进行烘烤，去除光刻胶中的溶剂；利用光刻技术对光刻胶进行图案化曝光，制作微结构样品；将微结构样品放在热板上进行烘烤，利用显影液对曝光，利用斜角离子束刻蚀，对显影后微结构样品进行处理；利用氧等离子体对显影后微结构样品进行处理，制备出超浸润表面。本发明利用光刻技术、离子束刻蚀和氧等离子体处理制造出微结构，实现超亲水功能，可以用于自清洁，防覆冰，蒸发降温等领域。

技术研发人员：李平;段辉高;王兆龙
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2020.02.29
技术公布日：2020.07.10