介电层表面纳米织构化及其电润湿行为影响研究

为了更好地调控液滴的形状,探讨了纳米织构化介电层表面的电润湿行为.采用刻蚀和软压印方法在导电基底上实现了紫外光固化聚合物(NOA61)介电层的纳米织构;搭建了实验平台,观察对比了厚度相同而形貌不同的介电层表面的电润湿响应.结果表明,平整光滑介电层在电压较低时表现为不可逆的电润湿响应,当方波电压大于200V时则表现为可逆的电润湿响应;网格纳米织构介电层的可逆转变临界电压为350V,而纳米锥织构介电层则在高达500V以上直至产生接触角饱和现象也仍保持不可逆的电润湿响应;几种介电层的饱和接触角趋于一致.之所以水滴在纳米织构化的介电层表面发生了不可逆的Wenzel接触模式润湿转变,是由于水滴在电场下与织构微观表面之间具有较高的粘滞作用.     

大高径比硅纳米阵列结构制作工艺及表面润湿性

具有表面润湿特性的大高径比纳米结构在诸多领域有广泛的应用,如液滴的微流控输运等。然而,大高径比纳米结构的低成本制造具有一定的挑战性。为此,采用二氧化硅纳米粒子自组装制备的薄膜及线条阵列的掩蔽干法刻蚀工艺,通过调节Bosch工艺刻蚀步数,实现了高径比从2∶1至几十比一的硅纳米结构。以纳米粒子薄膜和纳米粒子线条阵列作为掩蔽层进行刻蚀制备的硅纳米阵列结构表面分别展示了各向同性和各向异性的表面润湿特性。实验结果表明,随着刻蚀步数的增加,表面润湿特性发生从Wenzel亲水状态向Cassie-Baxter疏水状态的转变,同时各向异性的静态接触角和滑动角呈逐渐减小趋势。另外,纳米墙阵列结构表面展现了近似于荷叶效应的超疏水特性,前进接触角达到160°以上,而滑动角小于5°,利用具有不同粘附特性的表面,可以实现液滴从低粘附表面向高粘附表面转移。