一种柔性伞状微结构阵列超表面及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115122549A(43)申请公布日2022.09.30(21)申请号202210748294.0(22)申请日2022.06.22(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市碑林区友谊西路127号(72)发明人马炳和张忠刚康梓睿裴光耀罗剑叶涛邓进军苑伟政(51)Int.Cl.B29C39/26(2006.01)B29C33/38(2006.01)G03F7/00(2006.01)G03F7/16(2006.01)G03F7/20(2006.01)G03F7/30(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种柔性伞状微结构阵列超表面及其制造方法(57)摘要本发明公开了一种柔性伞状微结构阵列超表面及其制备方法，属于微纳制造领域。该柔性伞状微结构阵列，材料为热固化或光固化成型聚合物材料，伞状微结构由伞帽、伞帽边缘垂直向下的突起、伞柄构成，伞状微结构高度为12μm～55μm；伞帽表面平整，直径为7μm～40μm，厚度为2μm～5m；伞帽边缘垂直向下突起的高度为1μm～4μm，厚度为1μm～4μm，伞帽边缘垂直向下突起的外边缘与伞帽外边缘平齐，无突出部分。本发明利用双面光刻工艺制备复杂伞状微结构阵列模具，利用聚合物翻模工艺一次成型得到伞帽边缘具有垂直向下突起的柔性伞状微结构阵列超表面，与现有的3D打印技术相比，生产效率更高，实现了柔性伞状微结构阵列超表面的可控较大面积制备。CN115122549ACN115122549A权利要求书1/1页1.一种柔性伞状微结构阵列超表面，其特征在于，柔性材料为热固化或光固化成型材料，伞状微结构由伞帽、伞帽边缘垂直向下的突起、伞柄构成，伞状微结构高度为10μm～50μm；伞帽表面平整，直径为7μm～40μm；伞帽边缘垂直向下突起的高度为1μm～4μm，厚度为1μm～4μm，伞帽边缘垂直向下突起的外边缘与伞帽外边缘平齐，无突出部分。2.一种制备如权利要求1所述的柔性伞状微结构阵列超表面的制造方法，包括以下步骤：步骤一：制备伞状微结构阵列光刻胶模具，包括以下子步骤：1.1透明基底上沉积金属薄膜层将透明基底充分清洗、烘烤和氧等离子清洗，去除基底表面的有机物；然后在透明基底任意一面溅射一层金属薄膜。1.2在金属薄膜层上图形化背面光刻掩膜图形在样件的金属薄膜层上旋涂一层光刻胶，烘烤结束后，利用带有背面光刻掩膜图形的掩模版和紫外光刻机将背面光刻掩膜图形转移到光刻胶上，显影完成后得到与掩模版上相同的背面光刻掩膜图形；将样件浸泡到金属腐蚀液中，然后去除光刻胶层，在金属薄膜上得到与掩模版相同的背面光刻掩膜图形，该背面光刻掩膜图形为圆环阵列。1.3在金属薄膜层上旋涂两层光刻胶在样件的金属薄膜层上旋涂一层非光敏剥离光刻胶，然后立即在恒温热板上烘烤；待样件冷却后在样件的同一侧再旋涂一层正性厚光刻胶，然后立即在恒温热板上烘烤；非光敏剥离光刻胶决定伞状微结构的伞帽的厚度，正性厚光刻胶层决定伞状微结构的伞柄厚度。1.4正面曝光和背面曝光待样件冷却到室温后，利用紫外光刻机的正面套刻功能，将正面曝光掩模版透光圆的圆心与基底上透光圆环的中心对准，对样件双层光刻胶进行正面曝光；正面曝光完成后将样件的双层光刻胶面朝下，放在光刻机的曝光工作区内，利用样件上金属薄膜层的图案作为掩膜进行背面曝光。1.5双层光刻胶显影将步骤1.4处理后的样件置于正性厚光刻胶的显影液中显影，严格控制显影时间；显影结束后用足量的去离子水充分漂洗；然后用氮气彻底吹干。步骤二：将柔性聚合物浇筑到伞状微结构阵列光刻胶模具中，聚合物固化后脱模得到柔性伞状微结构阵列超表面，包括以下子步骤：2.1将聚合物的预聚物真空脱气处理，然后倒在步骤1.5得到的伞状微结构阵列光刻胶模具表面；待预聚物自发流平后再次真空脱气处理；然后将样件置于恒温温箱或紫外光下，直到预聚物彻底固化。2.3将样件置于有机溶剂中，直到样件上的光刻胶全部溶解到有机溶剂中；然后柔性伞状微结构阵列超表面可从基底上脱落。2.4将步骤2.3得到的柔性伞状微结构阵列超表面置于新鲜的有机溶剂中清洗，然后置于空气中干燥；待表面干燥后置于氮气柜中，彻底去除表面残留的有机溶剂,得到柔性伞状微结构阵列超表面。2CN115122549A说明书1/6页一种柔性伞状微结构阵列超表面及其制造方法技术领域[0001]本发明属于微纳制造工艺领域，更具体的涉及一种柔性伞状微结构阵列超表面及其制造方法。背景技术[0002]全斥超表面是一类可以排斥极低表面能液体的超表面，在自清洁表面、水下减阻、飞机防冰、微流控等领域具有广阔的应用空间，是近几十年来的研究热点之一。传统的制备方法主要是通过构建粗糙表面，并通过氟化处理获得较好的液体排斥性能，但是这类表面无法抵抗