基于激光加工与自组装技术硅基底超疏水表面的制备.pdf

勤 锨 材 料 基于激光加工和自组装技术硅基底超疏水表面的制备。 李 杰，张会臣，连 峰，庞连云 (大连海事大学机械工程系，辽宁大连116026) 摘 要： 利用激光在硅基底上加工具有规则点阵结 面。 构的表面纹理，采用自纽装技术在此硅表薅稍备全氟 然丽，耳翦对越疏承表蟊构建的识究中，将上述两 辛烷基三氯硅烷鸯经装分子膜。采躅扫描电子显微镜 辨方法结合在一起进行酶砑究还很少。本交采震将上 和表面形貌议对硅试样表面进行形貌分析，采用接触 述两种方法结合的工艺制备硅基底超疏水表蹶，即采 角测量仪测薰试样的接触角。结果表明，激光加工后 用激光加工在硅表面构造规则的微米一亚微米级表面 的硅试样表面纹理深度和表灏粗糙度均随激光加工间 纹理结构，再利用1H，lH，2H，2H一全氟辛烷基三氯硅 距的增加而逐渤变大，试樽表薅的去徐量随光照时阕 烷(Fo了S)自缓装分子貘在其纹理结构表螽残膜，激捧 的增加表增大。逮过激竞加羔和沉积鸯纽装分子膜， 建硅基底蔬承翻越疏水表夏。该研究霹为蘸基底材料 硅试样表面的水接触角显著增火，最大可达到1564，且表面超疏水性的获得提供技术支持。 试样的水接触角随激光加工间距的减少而增大。试样 2 实 验 接融角测量镀岛Cassie模型预测值撩一致，螽点阵直 径与加工阕鼹毙0．510酵，硅试样表羲隽起蔬拳表2．1实验材耩 面。 实验所使用基底材料隽掺杂Sb的N型攀晶硅片 关键词：超藏水；硅；激光加工；自组装分子膜；接触 角 京有色金属研究院；成膜分子为lH，lH，2H，2H一全氟 中圈分类号：0357．5 文献标识码：A 文章编号：1001-9731《2010)09—1618—05公露；溶裁鸯勇警烧，纯度鸯99％。其余试裁：过氧纯 氯、丙酮、乙醇，均为分析纯。 l 引 言 2．2激光加工 硅是广泛应用在微／纳电子机械系统中的半导体 捞瓣，戳疆秀基瘾糖瓣豹超骧承表瑟可以有效地控制 次敖入孬酮、乙醇秘纯承中超声涛洗3min，去狳表瑟 其表西层的澜瀑性、黏着力、润滑性穰磨损谯能等，具 杂质，然后进行激光表露纹理加工。 有广泛的应用前景[1]。因此，近年来硅表蕊的改性处 试样表面纹理加工采用武汉华工激光工稷有限责 理越来越受到关注。 目前，构造超硫水表面的工艺主要有耀种：一是在 蠢俸基底表露上剩焉羝表瑟麓物质进行修馋，遴过降 低其表面能来蜜现超疏水。如在硅基底上制备OTS 自组装分子膜可以有效地改善其疏水性【23；Shiu等利 工的光照时间分别为1和2ms；纹理点阵间距为60～ 用一种氟碳化合物Teflon薄膜[3]制备出具有超疏水 100ttm。 性能豹表蟊；}{iroshi等H]穰Mohammad等∽将某些2．3 壹组装分子貘的潮备 有视聚合物溶解蓟特定的有橇溶荆中，经处理后铡备 自组装分子袋的铡备过程翔下：(1)将试祥在丙 出具有超疏水特性的薄膜结构表面；另一种方法是对 酮、乙醇、纯水中依次超声清洗3min，以清除激光加工 周体基底表面进行纹理加工，通过构造特定的微／纳米 结构实现超疏水。如Khorasani等抽]和Jin等[73利用 激光攘工PDMS表露，擒遥爨其有特定结构斡纹理表度下处理60min，使硅表瑟羟基亿，样品取出惹搿纯永 两，从而使其箕有超疏永性能；Acatay等嘲和Ma等嘲洗涤并用高纯N。吹干；(3)在