具有微米与纳米复合阵列结构的柔性材料及其制备方法和用途

摘要

本发明涉及具有微米与纳米复合阵列结构的柔性材料及其制备方法和用途。以双面蒸镀有二氧化硅的硅片为基底，用光刻和溶液湿法刻蚀的方法，在硅片的表面得到由倒金字塔形凹陷构筑的微米尺寸的微米阵列；以贵金属的颗粒为蒸发源，在硅片的表面及倒金字塔形凹陷的表面蒸镀上金属薄膜，置于马弗炉中，在硅片的表面及倒金字塔形凹陷的表面得到球形金属构筑的纳米阵列；用酸性溶液刻蚀的方法，在硅片表面的球形金属处及倒金字塔形凹陷表面的球形金属处构筑得到纳米尺寸的圆柱形凹陷阵列；以聚合物的预聚体为复型材料，一次复型得到可作为柔性光子材料等使用的本发明的柔性材料。该柔性材料的表面在空气中对水滴的接触角大于170°，滚落角小于2°。

主权项

一种具有微米与纳米复合阵列结构的柔性材料的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下步骤：(1)将双面蒸镀有二氧化硅的硅片清洗干净，在惰性气体下晾干；在所述的硅片的一光滑的表面旋涂一层正性光刻胶，使用365nm的汞灯进行掩膜光刻，在所述的硅片的表面得到掩膜形状的阵列图案；(2)室温下，将氢氟酸水溶液、氟化铵水溶液、盐酸和水混合并搅拌均匀，得到混合溶液；其中，混合溶液中的氢氟酸的含量为10～20wt％、氟化铵的含量为5～30wt％、盐酸的含量为10～20wt％、余量为水；(3)室温下，将步骤(1)得到的硅片浸入到步骤(2)得到的混合溶液中，利用溶液湿法刻蚀的方法除去硅片表面得到的掩膜形状的阵列图案处的二氧化硅保护层，再使用丙酮溶剂除去阵列图案处的二氧化硅保护层后的硅片表面的正性光刻胶；(4)在温度为30℃～90℃的水浴温度下，将步骤(3)得到的硅片浸入到氢氧化钾水溶液中进行刻蚀，在除去二氧化硅保护层处的硅片的表面得到由倒金字塔形凹陷构筑的微米尺寸的微米阵列，再将所得到的硅片置于氢氟酸水溶液中进行浸泡，完全除去硅片表面所有的二氧化硅保护层；(5)将步骤(4)得到的硅片置于金属蒸镀仪中，以贵金属的颗粒为蒸发源，在硅片的表面及所述的倒金字塔形凹陷的表面蒸镀上厚度为10nm～100nm的金属薄膜，将得到的蒸镀有金属薄膜的硅片置于马弗炉中，在惰性气体保护下进行温度为300℃～1200℃的恒温处理1～9小时，然后降温至室温，在硅片的表面及所述的倒金字塔形凹陷的表面得到由纳米尺寸的球形金属构筑的纳米阵列；(6)室温下，将氢氟酸水溶液、过氧化氢水溶液、醋酸和水混合并搅拌均匀，得到混合溶液；其中，混合溶液中的氢氟酸的含量为10～20wt％、过氧化氢的含量为5～15wt％、醋酸的含量为10～30wt％、余量为水；(7)将步骤(5)得到的硅片置于步骤(6)得到的混合溶液中反应30秒～60分钟，利用溶液湿法刻蚀的方法，在硅片表面的球形金属处及倒金字塔形凹陷表面的球形金属处构筑得到纳米尺寸的圆柱形凹陷阵列，并得到具有微米阵列与纳米阵列复合阵列结构的硅片；(8)以步骤(7)得到的具有复合阵列结构的硅片作为模版，将聚合物的预聚体倾倒在模版的表面后进行固化，室温下揭起聚合物膜，在聚合物膜的表面得到纳米尺寸的圆柱形聚合物构筑的纳米阵列的凸起结构、由微米尺寸的金字塔形聚合物构筑的微米阵列的凸起结构，且在微米尺寸的金字塔形聚合物的凸起上得到由纳米尺寸的圆柱形聚合物构筑的凸起结构。