基于激光加工的自组装基底润湿性调控研究

表面张力自组装技术的一个重要前提就是利用润湿性分区结构将液滴限制在目标区域。提出一种采用微秒脉冲激光在复合基底表面上制造润湿性分区结构的方法。该方法可通过改变激光加工参数控制复合基底表面超疏水涂层的去除面积占比,进而调控加工区域的润湿性。建立去除面积占比的数学模型和仿真模型,研究加工参数对去除面积占比以及润湿性的影响。结果表明,加工区域的去除面积占比与加工速度和扫描线间距成反比。采用不同的加工参数制备了不同的润湿性分区结构并测量了其接触角。试验结果表明,随着加工速度从100 mm/s提高到9 000 mm/s,扫描线间距从20μm增加到150μm,加工区域的去除面积占比减小,接触角从5°以下逐步增大到127°;随着基底表面与激光焦平面之间距离的绝对值从0增加至3 mm,加工区域的接触角从5°以下增大到170°以上。进行了微芯片自组装试验,结果表明,利用该方法制备的润湿性分区结构可实现液滴限制和微芯片自组装。研究结果为制造润湿性可控的自组装基底提供了新思路。