硅基仿生自清潔表面的制備及其潤濕特性的研究.pdf

1、基于“荷葉效應(yīng)”的表面自清潔技術(shù)已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。但傳統(tǒng)的研究方法大多是基于“自下而上”的技術(shù)手段，而對利用“自上而下”的加工方法的報(bào)道卻很少。本文利用化學(xué)濕法蝕刻工藝，以半導(dǎo)體工業(yè)中的基礎(chǔ)材料硅片為實(shí)驗(yàn)基底，仿生制備出了具有“荷葉效應(yīng)”和“豬籠草效應(yīng)”的功能性薄膜表面。經(jīng)研究表明:
　　 (1)通過控制蝕刻時(shí)間和蝕刻液濃度，僅利用化學(xué)濕法蝕刻工藝就可使金涂層硅基表面的潤濕性發(fā)生明顯改變。與水最高靜態(tài)接觸角為140.4°

2、，而且與表面張力為58mN/m的甲酰胺，靜態(tài)接觸角也達(dá)到了113.9°。這說明僅通過改變表面粗糙度這一條途徑就可使得表面獲得一定的疏水疏油特性。
　　 (2)相比于未經(jīng)金輔助蝕刻工藝處理過的普通商業(yè)硅片，金輔助蝕刻工藝能夠顯著提高蝕刻效果。通過金輔助電鍍蝕刻工藝可以使薄膜表面對水和表面張力比較大的幾種油，諸如丙三醇和甲酰胺，達(dá)到很高的靜態(tài)接觸角;而未作金涂層處理的普通商業(yè)硅片蝕刻后是不具備疏水疏油特性的。由此可見基底成分不同，對

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響。
　　 (3)根據(jù)“豬籠草效應(yīng)”的機(jī)理，通過在已制備好的多孔隙硅基表面上預(yù)浸潤正十六烷和甲基硅油兩種表面張力較低的液體，制備出了動(dòng)態(tài)潤濕性能優(yōu)異的多孔隙滑動(dòng)表面。受測液滴在SLIPS表面上的最小滑動(dòng)角均小于10.0°，其中甲酰胺在以甲基硅油打底的SLIPS表面上的最小滑動(dòng)角僅為0.8°。
　　 (4)受自然界中“出淤泥而不染”的荷葉表面自清潔機(jī)理的啟發(fā)，實(shí)驗(yàn)制各的薄膜表面不僅對水具有高疏、自清潔性，而