一种基于纳米半锥壳阵列实时控制水流方向的方法

摘要

一种基于纳米半锥壳阵列实时控制水流方向的技术，属于材料科学领域。本方法涉及到掩模刻蚀方法、物理气相沉积方法，一些组装方面的方法以及表面引发原子转移自由基聚合方法。整个过程操作简便，过程低耗清洁，可控性高。由于半锥壳阵列的倾斜特征，使水流在表面具有单向的流动性，而且随着半锥壳表面亲疏水性质的不同，水流方向可以被反转。通过在表面修饰温度响应的聚异丙基丙烯酰胺，使表面亲疏水性质随着温度的变化而转换，从而可以实现对水流方向的实时控制。这种对水流的实时控制可以在智能微流体器件，集水器件等实际应用中发挥特殊的作用。

主权项

一种基于纳米半锥壳阵列实时控制水流方向的方法，其步骤如下：步骤如下：1)将纳米半锥壳阵列水平放置在真空蒸发镀膜设备的样品台上，在1×10^‑4～2×10^‑4真空度下进行硅的溅射10～20min，然后将样品放置在氧气等离子体清洗机中，用氧等离子体处理2～10min，使硅的表面富含羟基；再将样品放入一个密闭的容器中，在底部放入几滴氨基丙基三甲氧基硅烷(ATMS)，样品与液滴之间不直接接触；将这个密闭容器放入50～70℃烘箱中1～3小时，然后再将样品放入5～15mL无水二氯甲烷和100～150μL三乙胺的混合溶液中，将这个含有样品的混合液在0～10℃下冷藏5～20min；然后再将80～100μL的2‑溴异丁酰溴加入到混合液中，放置在0～10℃下1～3小时；取出之后在室温下放置15～18小时，之后用无水二氯甲烷和乙醇分别清洗3～6遍，用氮气吹干；2)将0.2～0.5克异丙基丙烯酰胺和120～160μL1,1,4,7,7‑五甲基二乙烯基三胺加入到1～3mL乙醇和1～3mL水的混合液中，将此混合液进行超声至混合均匀，然后通20～50min高纯氮气去除液体中的氧气，之后将15～30毫克的氯化亚铜放入到该混合液中，并将混合液进行超声至液体变绿；再将上述步骤得得的样品放入混合液中，在室温下通氮气反应0.5～2小时，在聚合完成后，样品用乙醇和去离子水冲洗，得到接枝有聚异丙基丙烯酰胺的纳米半锥壳阵列；3)将步骤2)制备的样品放置在控温器件上，利用接触角测试仪不断用针头向样品表面注水，当表面温度低于临界温度时，水流向纳米半锥壳的倾斜方向；当表面温度高于临界温度时，水流方向反转，从而通过控制温度实时控制水流的方向。