CN103657276A - 一种细颗粒物过滤结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细颗粒物过滤结构及其制备方法。该过滤结构包括若干微小颗粒过滤结构层和若干聚合物层，每2层微小颗粒过滤结构层之间键合聚合物层；微小颗粒过滤结构层包括基底，基底上设有贯通其上端面和下端面的空气流通腔体；基底的上端面上设有镂空结构层，镂空结构层包括设于其内的若干微米孔洞；镂空结构层上于微米孔洞的上部设有横向纳米纤维体；镂空结构层上设有纵向纳米纤维体，且纵向纳米纤维体覆盖住横向纳米纤维体；聚合物层包括聚合物材料体，聚合物材料体上设有贯通其上端面和下端面的贯通孔洞；聚合物材料体的上端面和下端面上均设有粘附层，聚合物材料体通过粘附层分别与相邻微小颗粒过滤结构层的上端面和下端面进行键合。

Description

一种细颗粒物过滤结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种多层PM2.5过滤结构及其制备方法，属于材料和MEMS的交叉技术领域。

背景技术

PM2.5也称细颗粒物，是直径小于或等于2.5微米的颗粒物。由于PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质，且能够在空气中停留很长的时间、属性距离远，对大气环境质量影响非常大，同时还可以随着人们的呼吸而进入体内，在气管或肺等呼吸系统重要部位积聚，严重损害人体健康。

有气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。颗粒物的大小决定了它们最终在呼吸道中的位置。较大的颗粒物往往会被纤毛和黏液过滤，无法通过鼻子和咽喉。然而，粒径小于10微米的颗粒物即PM10，可以穿透这些屏障到达支气管和肺泡。而粒径小于2.5微米的PM2.5，比表面积大于PM10，更易吸附有毒害的物质。由于体积更小，PM2.5具有更强的穿透力，可能抵达细支气管壁，并干扰肺内的气体交换。研究表明，PM2.5会导致动脉斑块沉淀，引发血管炎症和动脉粥样硬化，最终导致心脏病或其它心血管问题。PM2.5也可能通过肺部传递影响其它器官，粒径更小的PM2.5还可以穿过细胞膜，到达包括大脑在内的其它器官，引发老年痴呆等脑损伤疾病。

人体的生理结构决定了人体对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐渐暴露出其恐怖的一面。研究证实，当空气中的PM2.5的浓度长期高于10μg/m³，就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10μg/m³，总的死亡风险会上升4%，心肺疾病带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。每个人平均每天要吸入约1万升的空气，进入肺泡的微尘会被迅速吸收、不经过肝脏解毒而直接进入血液循环分布到全身各处，进而损害血红蛋白输送氧的能力，造成血液丧失，对贫血和血液循环障碍的病人来说，这种情况可能会产生非常严重的后果，例如可能加重呼吸系统疾病，甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。此外，PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属，使致癌、致畸、致突变的几率明显升高。鉴于此，如何有效地阻挡PM2.5通过口鼻进入人体危害人体健康就成为了一项具有重大意义的工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层PM2.5过滤结构及其制备方法，本发明多层PM2.5过滤结构利用聚合物层实现多个微小颗粒过滤结构层的相互键合，使空气多次通过纵/横向纳米纤维层，进而达到高效空气净化的目标；本发明PM2.5过滤结构制备方法简单，可与常规MEMS工艺相兼容，材料的选择范围大，结构的应用安全可靠。

本发明所提供的一种多层PM2.5过滤结构，包括若干微小颗粒过滤结构层（1301）和若干聚合物层（1302），每2层所述微小颗粒过滤结构层（1301）之间键合一层所述聚合物层（1302）；

所述微小颗粒过滤结构层包括一基底（101），所述基底（101）上设有贯通其上端面和下端面的空气流通腔体（701）；所述基底（101）的上端面上设有一镂空结构层（102），所述镂空结构层（102）包括设于其内的若干微米孔洞（201），且所述微米孔洞（201）贯通所述镂空结构层（102）与所述空气流通腔体（701）相连通；所述镂空结构层（102）上于所述微米孔洞（201）的上部设有横向纳米纤维体（401）；所述镂空结构层（102）上设有纵向纳米纤维体（801），且所述纵向纳米纤维体（801）覆盖住所述横向纳米纤维体（401）；

所述聚合物层（1302）包括一聚合物材料体（1001），所述聚合物材料体（1001）上设有贯通其上端面和下端面的贯通孔洞（1101）；所述聚合物材料体（1001）的上端面和下端面上均设有粘附层（1201），所述聚合物材料体（1001）通过所述粘附层（1201）分别与相邻所述微小颗粒过滤结构层（1301）的上端面和下端面进行键合。

上述的多层PM2.5过滤结构中，所述纵向纳米纤维体（801）呈纤维状垂直于所述基底（101）分布；

所述纵向纳米纤维体（801）的平均间隙小于1μm。

上述的多层PM2.5过滤结构中，所述横向纳米纤维体（401）的平均间隙可为10nm～990nm。

上述的多层PM2.5过滤结构中，所述微米孔洞（201）的横截面呈正方形、圆形或长方形；

所述微米孔洞（201）的孔径可为1～20μm。

上述的多层PM2.5过滤结构中，所述聚合物层（1302）的材质为PDMS；

所述基底（101）的材质为硅；

所述镂空结构层（102）的材质为二氧化硅或二氧化硅与氮化硅的复合物。

本发明进一步提供了所述多层PM2.5过滤结构的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备若干所述微小颗粒过滤结构层（1301），包括如下步骤：

1）在所述基底（101）的上端面上设置所述镂空结构层（102），下端面上设置背腔腐蚀掩膜层（103）；

2）利用刻蚀工艺，在所述镂空结构层（102）上形成若干所述微米孔洞（201），所述微米孔洞（201）贯通所述镂空结构层（102）；

3）在所述镂空结构层（102）上于所述微米孔洞（201）的上部设置第一聚合物材料层（301）；利用等离子体轰击所述第一聚合物材料层（301），即在所述镂空结构层（102）上得到所述横向纳米纤维体（401）；

4）在所述镂空结构层（102）上设置第二聚合物材料层（501），所述第二聚合物材料层（501）覆盖住所述横向纳米纤维体（401）；

5）在所述背腔腐蚀掩膜层（103）上设置基底腐蚀掩膜（601）；利用KOH湿法腐蚀对所述基底（101）的下端面进行腐蚀，得到所述空气流通腔体（701），且所述空气流通腔体（701）与所述微米孔洞（201）相连通；

6）利用等离子体轰击所述第二聚合物材料层（501），即得到所述纵向纳米纤维体（801）；

（2）制备若干所述聚合物层（1302），包括如下步骤：

1）在所述聚合物材料体（1001）上进行打孔得到贯通其上端面和下端面的所述贯通孔洞（1101）；

2）利用等离子体轰击所述聚合物材料体（1001）的上端面和下端面，得到粘附层（1201）；

（3）将每2个所述微小颗粒过滤结构层（1301）之间键合所述聚合物层（1302），包括如下步骤：

所述聚合物材料体（1001）的上端面和下端面分别与所述微小颗粒过滤结构层（1301）的基底腐蚀掩膜（601）和镂空结构层（102）通过所述粘附层（1201）进行键合；至此即得到所述多层PM2.5过滤结构。

上述的制备方法中，所述步骤（1）中3）和6）中和所述步骤（2）中2）中，所述等离子体轰击采用氧等离子体或氩等离子体；

所述等离子体轰击的参数如下：射频功率可为300W，等离子体的流量可为200sccm，等离子体机内的压力可为5Pa。

上述的制备方法中，所述聚合物层（1302）的材质可为PDMS；

所述第一聚合物材料层（301）和第二聚合物材料层（501）的材质均可为光刻胶、PDMS、Parylene（聚对二甲苯）或聚酰亚胺；

所述光刻胶可为正性光刻胶，包括RZJ系列光刻胶、SPR系列光刻胶、AZ系列光刻胶，或电子束光刻中常用的PMMA（polymethylmethacrylate），也可为负性光刻胶，包括较小厚度的SU-8系列光刻胶。

上述的制备方法中，所述基底（101）的材质可为硅，如双面抛光单晶硅；

所述镂空结构层（102）和所述背腔腐蚀掩膜层（103）的材质均为二氧化硅或二氧化硅与氮化硅的复合物；

所述基底腐蚀掩膜（601）的材质可为光刻胶。

本发明具有如下优点：

本发明在微小颗粒过滤结构层的基底上设置纵向纳米纤维体和横向纳米纤维体，利用平均间隙小于1微米的纵向纳米纤维体捕获经过的PM2.5，利用孔隙可调控的横向纳米纤维体捕获遗漏的PM2.5及少量脱落的纵向纳米纤维体，利用纳米纤维体中存在的纳米间隙/孔隙和微米孔洞结构使空气顺利通过。同时，利用多层键合结构让空气通过孔径依次减小的多个微米孔洞结构，进而达到高效净化空气的目标。本发明PM2.5过滤结构的制备方法简单，过滤效率较高，可与常规MEMS工艺相兼容，材料的选择范围大，结构的应用安全可靠。

附图说明

图1为本发明对微小颗粒过滤结构层基底的上端面和下端面分别设置镂空结构层和背腔腐蚀掩膜层材料后的剖面图。

图2为本发明微小颗粒过滤结构层在镂空结构层上形成微米孔洞后的剖面图。

图3为本发明微小颗粒过滤结构层在微米孔洞上设置第一聚合物材料层后的剖面图。

图4为本发明微小颗粒过滤结构层在微米孔洞上形成横向纳米纤维体后的剖面图。

图5为本发明微小颗粒过滤结构层在基底上设置第二聚合物材料层后的剖面图。

图6为本发明微小颗粒过滤结构层在基底的下端面设置基底腐蚀掩膜后的剖视图。

图7为本发明对微小颗粒过滤结构层进行背腔腐蚀后的剖视图。

图8为本发明微小颗粒过滤结构层对基底进行等离子体轰击形成纵向纳米纤维体后的剖视图。

图9为本发明制备得到多个具有不同孔径微米孔洞的微小颗粒过滤结构层的示意图。

图10为本发明制备得到聚合物层的剖面图。

图11为本发明对聚合物层进行机械开孔形成贯通孔洞后的剖视图。

图12为本发明在已开孔的聚合物层的上端面和下端面上形成粘附层后的剖面图。

图13为本发明对若干单层微小颗粒过滤结构层和若干聚合物层进行键合后得到多层PM2.5过滤结构的示意图。

图14为本发明多层PM2.5过滤结构中纳米纤维体抓捕纳米颗粒的实验效果图（电镜照片）。

图中各标记如下：

101基底、102镂空结构层、103背腔腐蚀掩膜层、201微米孔洞、301第一聚合物材料层、401横向纳米纤维体、501第三聚合物材料图形、601基底腐蚀掩膜、701空气流通腔体、801纵向纳米纤维体、1001聚合物材料体、1101贯通孔洞、1201粘附层、1301微小颗粒过滤结构层、1302聚合物层。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

如图13所示：为了能够对空气中的PM2.5进行高效过滤，本发明包括若干微小颗粒过滤结构层1301，两两之间利用聚合物层1302键合；如图8所示：微小颗粒过滤结构层1301包括基底101；基底101的上端面上设置镂空结构层102，镂空结构层102内设置若干贯通镂空结构层102上端面和下端面的微米孔洞201，微米孔洞201与基底101内的空气流通腔体701相连通；在镂空结构层102上设置横向纳米纤维体401，横向纳米纤维体401覆盖在微米孔洞201上，并利用呈纤维状的底部紧固在镂空结构层102上；横向纳米纤维体401上设置纵向纳米纤维体801，纵向纳米纤维体801覆盖在横向纳米纤维体401及镂空结构层102上。

具体地，纵向纳米纤维体801与横向纳米纤维体401均呈纤维状，纵向纳米纤维体801的平均间隙小于1μm，纵向纳米纤维体801垂直于基底101分布，利用纵向纳米纤维体801能对穿过纵向纳米纤维体801的空气中的PM2.5进行有效过滤。横向纳米纤维体401的平均间隙在10nm～990nm之间，可以通过制备工艺参数的调节，实现对横向纳米纤维体401平均间隙的控制，通过横向纳米纤维体401对穿过纵向纳米纤维体801的空气进行二次过滤。空气流通腔体701贯通基底101，微米孔洞102位于空气流通腔体701的正上方，微米孔洞102与空气流通腔体701相连通，利用纵向纳米纤维体801及横向纳米纤维体401的间隙，能够使得空气过滤后，通过微米孔洞201及空气流通腔体701进行流通。微米孔洞201可以通过调节制备工艺参数，得到多个具有不同孔径微米孔洞结构的微小颗粒过滤结构层1301；多个微小颗粒过滤结构层1301键合后，可对空气中不同尺寸的微米颗粒实现多次过滤，达到高效过滤空气的目的。

如图1～图12所示：上述多层PM2.5过滤结构，通过下述工艺步骤制备得到：

（1）、制备微小颗粒过滤结构层1301；

1）提供基底101，在基底101的上端面上设置镂空结构层102，在基底101的下端面上设置背腔腐蚀掩膜层103；

如图1所示：基底101具有上端面和下端面，为2个相对设置的端面。对基底101通过干氧氧化的方式生长SiO₂材料层，以形成镂空结构层102和背腔腐蚀掩模层103，镂空结构层102及背腔腐蚀掩膜层103的厚度为8000

干氧氧化时温度为950℃，氧气的含量为60%；基底101采用双面抛光单晶硅。

2）选择性地掩蔽和刻蚀所述镂空结构层102，以在基底101的上端面上形成若干贯通镂空结构层102的微米孔洞201；

如图2所示：在镂空结构层102的表面旋涂光刻胶，并通过光刻工艺在对应所需形成微米孔洞结构201的位置形成光刻胶的开口图形，本实施例中各开口图形呈正方形，所述正方形的边长为5μm；利用RIE（Reactive Ion Etching）技术对镂空结构层102进行各向异性刻蚀，将光刻胶上开口的图形转移到镂空结构层102上，形成微米孔洞201，微米孔洞结构201贯通镂空结构层102，并在镂空结构层102上呈阵列分布；利用氧等离子体干法去胶以及硫酸/双氧水湿法去胶相结合的方法去除硅片表面的光刻胶。其中，RIE刻蚀镂空结构层102的RF功率为300W，腔体压力为200mTorr（毫托），刻蚀气体为CF₄、CHF₃、He混合气体，对应的流量为10/50/12sccm（standard-statecubic centimeter per minute）。

3）在上述形成微米孔洞201的镂空结构层102上设置第一聚合物材料层301，第一聚合物材料层301覆盖在微米孔洞201的上表面；

如图3所示：在设置了微米孔洞201的基底101上表面设置第一聚合物材料，本实施例中采用光刻胶：SPR系列光刻胶，通过调控旋涂转速为3000转/分钟，调控旋涂时间为30s，得到光刻胶层的厚度为5微米；通过光刻工艺在对应微米孔洞201的位置处形成光刻胶图形，光刻胶图形形状与微米孔洞201相一致，尺寸稍大于微米孔洞201的尺寸，进而使之完全覆盖微米孔洞201，得到第一聚合物材料层301。

4）利用等离子体轰击上述第一聚合物材料图形层301，直至在基底101的上端面上方形成横向纳米纤维体401；

如图4所示：本发明实施例中，等离子体采用氧等离子体。

将在镂空结构层102表面上已经实现了第一聚合物材料图形层301的基底101放置于等离子体机中，进行15分钟的氧等离子体轰击，直至第一聚合物材料图形层301形成横向纳米纤维体401，横向纳米纤维体401的孔隙为200纳米左右。其中，氧等离子体轰击的过程中RF功率为300W，氧气的流量为200sccm，腔体压力为5Pa。等离子体轰击形成横向纳米纤维体401时，能够调节工艺过程中的多项参数，使得横向纳米纤维体401的空隙在几十纳米到几百纳米之间。

5）在上述基底101上设置第二聚合物材料层501，第二聚合物材料层501覆盖在横向纳米纤维体401及相应的镂空结构层102上；

如图5所示：在制作了横向纳米纤维体401的基底101上表面设置第二聚合物材料，本实施例中采用SU-8系列光刻胶，通过调控旋涂转速为3000转/分钟，调控旋涂时间为60s，得到光刻胶层的厚度为10微米；通过光刻工艺在对应大面积微米孔洞201的位置处形成光刻胶图形，光刻胶图形形状与大面积所述微米孔洞201的整体形状相一致，且尺寸稍大于微米孔洞201的整体尺寸，进而使之完全覆盖所有微米孔洞201，得到第二聚合物材料层501。

6）在上述背腔腐蚀掩膜层103上设置所需的基底腐蚀掩膜601；

如图6所示：对基底101的正面结构采用夹具实施保护，在基底101的背面，即背腔腐蚀掩模层103的表面旋涂SU-8光刻胶2000，并通过光刻工艺在对应所需形成空气流通腔体701的位置形成光刻胶的开口图形，以在背腔腐蚀掩膜层103上设置基底腐蚀掩膜601。本实施例中开口图形为圆形，直径为5mm。

7）利用基底腐蚀掩膜601及背腔腐蚀掩膜层103对基底101进行腐蚀，以得到贯通基底101的空气流通腔体701，所述空气流通腔体701与微米孔洞结构201相连通；

如图7所示：利用RIE技术对背腔腐蚀掩模层103进行各向异性刻蚀，将光刻胶上开口的图形转移到背腔腐蚀掩模层103上；随后利用KOH湿法腐蚀方法腐蚀基底101（保持余厚约为50μm），使之形成空气流通腔体701，并与镂空结构层102上的微米孔洞结构201相通。

8）利用等离子体轰击第二聚合物材料层501，直至得到纵向纳米纤维体801。

如图8所示：将在已经实现了空气流通腔体701的基底101放置于等离子体机中，进行30分钟的氧等离子体轰击，直至第二聚合物材料层501形成纵向纳米纤维体801，在等离子体轰击时形成纵向纳米纤维体801的平均间隙小于1μm（10～990nm）的间隙（请补充具体的值！）。

（2）重复利用步骤（1），同时调整步骤2）中选择性刻蚀工艺条件制备得到多个具有不同尺寸微米孔洞的单层微小颗粒过滤结构层1301；

如图9所示：步骤2）中改变对应所需形成微米孔洞201的位置处光刻胶的开口图形尺度，重复步骤（1）可制得多个具有不同尺寸微米孔洞结构的单层微小颗粒过滤结构层。本实施例中将步骤2）中正方形开口图形边长分别改变为10μm、20μm。重复步骤（1），再制得两个具有不同尺寸微米孔洞结构的单层微小颗粒过滤结构层1301。

（3）制备具有贯通孔洞结构1101的聚合物层1302：

1）制备得到聚合物材料体1001，利用机械开孔技术，在聚合物材料体1001中形成贯通孔洞结构1101，并对聚合物材料体1001进行超声清洗；

如图10所示：本实施例中聚合物材料为PDMS。将一定量的道康宁Sylgard184有机硅弹性体的主剂和固化剂按10：1的体积比搅拌混合产生均匀的气泡，而后静置直至气泡完全消失，得到PDMS预聚体。再将PDMS预聚体倒入培养皿中，在80℃的烘箱中加热，使PDMS交联固化，将固化后的PDMS与培养皿揭开分离，得到聚合物材料体1001。聚合物材料体1001的厚度可以为0.1mm～10mm，本实施例中选择厚度为1mm。

如图11所示：利用机械装置在上述聚合物材料体1001上进行开孔，形成贯通孔洞结构1101。贯通孔洞结构1101为圆形，孔径尺寸以完全覆盖空气流通腔体701的尺寸为准，本实施例选择孔径为5.5mm。

2）利用等离子体轰击聚合物材料体1001的上端面和下端面，以形成粘附层1201；

如图12所示：将单层PDMS第一主面向上、第二主面向上分别两次放置于等离子体机中，各进行5秒钟的等离子体轰击，直至PDMS的上端面和下端面皆形成粘附层1201。其中，氧等离子体轰击的过程中RF功率为300W，氧气的流量为200sccm，腔体压力为5Pa。

（4）在两个单层微小颗粒过滤结构层1301之间键合一层上述聚合物层1302，使单层聚合物中的贯通孔洞1101与上层单层微小颗粒过滤结构层1301的空气流通腔体701、下层单层微小颗粒过滤结构层的微米孔洞201相连通，以形成PM2.5过滤结构的空气流通通道。重复步骤（3）得到若干单层聚合物层1302，每得到一层单层聚合物层1302便立即进行一次键合。

如图13所示：在本实施例中，每得到一个单层第一聚合物层1302，便将其键合在两个单层微小颗粒过滤结构层1301之间，使得聚合物层1302中的贯通空洞1101同时与上层单层微小颗粒过滤结构层1301的空气流通腔体701、下层单层微小颗粒过滤结构1301的微米孔洞结构201相连通。贯通孔洞构1101的尺寸与空气流通腔体701的尺寸相当。

如图1～图13所示：使用时，将最上层的单层微小颗粒过滤结构层1301面向空气流通方向垂直放置，在空气经过每一个单层微小颗粒过滤结构层1301时，依靠纵向纳米纤维体801的平均间隙小于1微米的结构特点捕捉空气中的微纳颗粒，同时利用孔隙很小的横向纳米纤维体401捕捉穿过纵向纳米纤维体的少量微纳颗粒及少量在物理作用过程中脱落的纵向纳米纤维体。由于要多次经过单层微小颗粒过滤结构层1301，所以多次经过纵向纳米纤维体801及横向纳米纤维体401后达到通过空气流通腔体701并逸出的空气中微纳颗粒的含量明显降低甚至完全被去除，从而达到有效净化空气的目的。

本发明键合多层单层微小颗粒过滤结构层1301，每层利用平均间隙小于1微米的纵向纳米纤维体801捕获经过的PM2.5，利用空隙可调控的横向纳米纤维体401捕获遗漏的PM2.5及少量脱落的纵向纳米纤维体，利用纤维材料体中存在的纳米间隙/孔隙和微米孔洞结构201使空气顺利通过，同时利用多层键合结构使空气多次通过纵向纳米纤维体801和横向纳米纤维体401，进而达到高效空气净化的目标。

利用本发明多层PM2.5过滤结构捕捉二氧化硅纳米颗粒（平均粒径约150nm）的模拟实验，实验过程如下：将平均粒径约150nm的二氧化硅纳米颗粒分散于水中，然后将本发明的过滤结构置于水中，再将该过滤结构向上捞起，置于空气中进行自然晾干，其电镜照片如图14所示，即为本发明多层PM2.5过滤结构中纳米纤维体抓捕纳米颗粒的效果图；可以清楚的看到，本发明过滤结构中的纳米纤维体对二氧化硅纳米颗粒具有很强的捕捉能力，从侧面说明出本发明所采用的纳米纤维体对PM2.5颗粒具有很强的过滤效果。

Claims (8)

1.一种多层PM2.5过滤结构，其特征在于：所述PM2.5过滤结构包括若干微小颗粒过滤结构层（1301）和若干聚合物层（1302），每2层所述微小颗粒过滤结构层（1301）之间键合一层所述聚合物层（1302）；

所述微小颗粒过滤结构层包括一基底（101），所述基底（101）上设有贯通其上端面和下端面的空气流通腔体（701）；所述基底（101）的上端面上设有一镂空结构层（102），所述镂空结构层（102）包括设于其内的若干微米孔洞（201），且所述微米孔洞（201）贯通所述镂空结构层（102）与所述空气流通腔体（701）相连通；所述镂空结构层（102）上于所述微米孔洞（201）的上部设有横向纳米纤维体（401）；所述镂空结构层（102）上设有纵向纳米纤维体（801），且所述纵向纳米纤维体（801）覆盖住所述横向纳米纤维体（401）；

所述聚合物层（1302）包括一聚合物材料体（1001），所述聚合物材料体（1001）上设有贯通其上端面和下端面的贯通孔洞（1101）；所述聚合物材料体（1001）的上端面和下端面上均设有粘附层（1201），所述聚合物材料体（1001）通过所述粘附层（1201）分别与相邻所述微小颗粒过滤结构层（1301）的上端面和下端面进行键合。

2.根据权利要求1所述的多层PM2.5过滤结构，其特征在于：所述纵向纳米纤维体（801）呈纤维状垂直于所述基底（101）分布；

所述纵向纳米纤维体（801）的平均间隙小于1μm。

3.根据权利要求1或2所述的多层PM2.5过滤结构，其特征在于：所述横向纳米纤维体（401）的平均间隙为10nm～990nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的多层PM2.5过滤结构，其特征在于：所述微米孔洞（201）的横截面呈正方形、圆形或长方形；

所述微米孔洞（201）的孔径为1～20μm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的多层PM2.5过滤结构，其特征在于：所述聚合物层（1302）的材质为PDMS；

所述基底（101）的材质为硅；

所述镂空结构层（102）的材质为二氧化硅或二氧化硅与氮化硅的复合物。

6.权利要求1-5中任一项所述多层PM2.5过滤结构的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备若干所述微小颗粒过滤结构层（1301），包括如下步骤：

1）在所述基底（101）的上端面上设置所述镂空结构层（102），下端面上设置背腔腐蚀掩膜层（103）；

2）在所述镂空结构层（102）上形成若干所述微米孔洞（201），所述微米孔洞（201）贯通所述镂空结构层（102）；

3）在所述镂空结构层（102）上于所述微米孔洞（201）的上部设置第一聚合物材料层（301）；利用等离子体轰击所述第一聚合物材料层（301），即在所述镂空结构层（102）上得到所述横向纳米纤维体（401）；

4）在所述镂空结构层（102）上设置第二聚合物材料层（501），所述第二聚合物材料层（501）覆盖住所述横向纳米纤维体（401）；

5）在所述背腔腐蚀掩膜层（103）上设置基底腐蚀掩膜（601）；利用KOH湿法腐蚀对所述基底（101）的下端面进行腐蚀，得到所述空气流通腔体（701），且所述空气流通腔体（701）与所述微米孔洞（201）相连通；

6）利用等离子体轰击所述第二聚合物材料层（501），即得到所述纵向纳米纤维体（801）；

（2）制备若干所述聚合物层（1302），包括如下步骤：

1）在所述聚合物材料体（1001）上进行打孔得到贯通其上端面和下端面的所述贯通孔洞（1101）；

2）利用等离子体轰击所述聚合物材料体（1001）的上端面和下端面，得到粘附层（1201）；

（3）将每2个所述微小颗粒过滤结构层（1301）之间键合所述聚合物层（1302），包括如下步骤：

所述聚合物材料体（1001）的上端面和下端面分别与所述微小颗粒过滤结构层（1301）的基底腐蚀掩膜（601）和镂空结构层（102）通过所述粘附层（1201）进行键合；至此即得到所述多层PM2.5过滤结构。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述聚合物层（1302）的材质为PDMS；

所述第一聚合物材料层（301）和第二聚合物材料层（501）的材质均为光刻胶、PDMS、聚对二甲苯或聚酰亚胺。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：所述基底（101）的材质为硅；

所述镂空结构层（102）和所述背腔腐蚀掩膜层（103）的材质均为二氧化硅或二氧化硅与氮化硅的复合物；

所述基底腐蚀掩膜（601）的材质为光刻胶。

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