CN105297100A - 一种在铝制品表面形成有序凹孔的方法 - Google Patents

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沈坚强
黄正杰
李永林
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Abstract

本发明提供一种在铝制品表面形成有序凹孔的方法，包括以下步骤：S1.制备具有阵列的原始模板；S2.将弹性材料的预聚体涂于步骤S1所得的原始模板上，放入烘箱中加热，冷却，脱模后，得反相的微、纳米坑阵列的弹性印章；S3，将S2获得的反相的微、纳米坑阵列的弹性印章固定于铝制品表面，然后将铝制品进行阳极氧化，既得表面具有有序凹孔的铝制品。本发明利用弹性材料的弹性和铝制品的阳极氧化结合，使得铝制品阳极氧化的时候形成的凹孔的形状可控，并能更具自己的需要调整凹孔的密度。

Description

一种在铝制品表面形成有序凹孔的方法
技术领域
本发明涉及一种铝制品表面凹孔的工艺，更具体地，涉及一种在铝制品表面形成有序凹孔的方法。
背景技术
阳极化是一种用于增大金属部件表面上的天然氧化物层厚度的电解钝化工艺，其中待处理的部件形成电路的阳极。阳极化增强了抗腐蚀性和耐磨性，可为底层油漆和胶水提供更好的粘合力。阳极化膜还可用于实现许多装饰效果。但是阳极氧化并不能形成特点的凹孔，只能形成不规则的，或者圆柱形凹孔。
发明内容
本发明的目的在于，解决控制铝制品表面凹孔形状的方法，更进一步的可以形成有序排列的凹孔。
首先提供一种在铝制品表面形成有序凹孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备具有阵列的原始模板；
S2.将弹性材料的预聚体涂于步骤S1所得的原始模板上，放入烘箱中加热，冷却，脱模后，得反相的微、纳米坑阵列的弹性印章；
S3，将S2获得的反相的微、纳米坑阵列的弹性印章固定于铝制品表面，然后将铝制品进行阳极氧化，既得表面具有有序凹孔的铝制品。
所述的凹孔为上部的横截面比根部的横截面小的凹孔。
所述的凹孔为蘑菇状、抹刀状或吸盘状。
步骤S1制备原始模板的方法为电子束刻蚀法、光刻技术或化学腐蚀法。
所述的弹性材料为具有弹性、能固化并且固化后能耐高温的材料。
所述的弹性材料优选为有机硅橡胶或记忆形状合金。
准三维表面微纳结构在表面科学、纳米科学、仿生生物学、能源和催化等领域具有重要的应用。微纳米加工方法是实现表面微纳米结构可控制造的重要手段。现有制备准三维微纳米结构的方法包括电子束刻蚀、激光相干曝光、特殊的光刻技术、直写技术、模板法和化学腐蚀法等等。但是，以上这些方法通常需要较大型的仪器，制备耗能大、时间长、费用贵，而且样品批次之间的差异大、重现性差，并且很少能有针对金属进行表面处理的。因此，发展出一种快速且制造成本低廉、结构可控的金属表面微纳米结构制造方法在微纳技术领域具有重要意义。
本发明的优点在于，可以控制铝制品表面的形状，利用弹性材料，使得凹孔无论成什么形状，均可以将弹性材料取出，从而控制铝制品表面的凹孔的形状，并且可以根据需要调整凹孔的密度。
附图说明
图1为制备流程图。
图2为实施例1的凹孔示意图。
其中，1为原始模板，2为聚二甲基硅氧烷弹性体模板，3为铝制品，4为制得的具有有序凹孔的铝制品。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、设备和方法为本技术领域常规市购的试剂、设备和常规使用的方法。实施例1
如图1和2所示，本发明举例的是一种中部比上下底更粗的凹孔的加工方法，图1为具体的流程图。
第一步是硅橡胶弹性体(聚二甲基硅氧烷弹性体)模板的制作。首先采用其他加工方法(电子束刻蚀、特殊的光刻技术、模板法或化学腐蚀法等)在硅片表面制备出有序排列的微、纳米柱阵列原始模板(微、纳米结构的尺寸为100nm-500μm)，再将调配好的聚二甲基硅氧烷预聚体旋涂在该模板上(300-800rpm，30秒，厚度为200-800μm)，置于70-230℃的烘箱中加热30min以上，待聚二甲基硅氧烷固化后取出，冷却，形成聚二甲基硅氧烷弹性模板，将弹性模板固定于铝板表面，然后对铝板进行阳极氧化，氧化完成之后，将弹性模板分离，既可以获得表面形成有序凹孔的铝板。
本发明的目的在于针对常规热压成型或浇注成型无法准确复制出上部比根部大的表面微纳结构的问题，基于弹性体的“形变-恢复”性能和阳极氧化的方法提出一种加工吕制品表面准三维微纳米结构的低成本方法。
实施例2
本发明举例的是一种上底面比下底更粗的凹孔的加工方法。
第一步是硅橡胶弹性体(聚二甲基硅氧烷弹性体)模板的制作。实施例中，首先采用其他加工方法(电子束刻蚀、特殊的光刻技术、模板法或化学腐蚀法等)在硅片表面制备出有序排列的微、纳米柱阵列原始模板(微、纳米结构的尺寸为100nm-500μm)，再将调配好的聚二甲基硅氧烷预聚体旋涂在该模板上(300-800rpm，30秒，厚度为200-800μm)，置于70-230℃的烘箱中加热30min以上，待聚二甲基硅氧烷固化后取出，冷却，形成聚二甲基硅氧烷弹性模板，将弹性模板固定于铝板表面，然后对铝板进行阳极氧化，氧化完成之后，将弹性模板分离，既可以获得表面形成有序凹孔的铝板。
铝制品表面的三维微纳米结构可改变金属表面的浸润性，为制造出超亲水/超疏水表面提供了一种新的途径，在自清洁表面、微流体、无损液体传输和传热等领域有重要的应用前景。另外，基于此准三维微纳米结构基底，还可以制造出特殊结构的铝制品纳米结构，在生物传感器、表面增强拉曼、催化和太阳能利用等领域有广泛的应用。

Claims (6)

1.一种在铝制品表面形成有序凹孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备具有阵列的原始模板；
S2.将弹性材料的预聚体涂于步骤S1所得的原始模板上，放入烘箱中加热，冷却，脱模后，得反相的微、纳米坑阵列的弹性印章；
S3，将S2获得的反相的微、纳米坑阵列的弹性印章固定于铝制品表面，然后将铝制品进行阳极氧化，既得表面具有有序凹孔的铝制品。
2.根据权利要求1所述的在铝制品表面形成有序凹孔的方法，其特征在于，所述的凹孔为上部的横截面比根部的横截面小的凹孔。
3.根据权利要求1所述的在铝制品表面形成有序凹孔的方法，其特征在于，所述的凹孔为蘑菇状、抹刀状或吸盘状。
4.根据权利要求1所述的在铝制品表面形成有序凹孔的方法，其特征在于，步骤S1制备原始模板的方法为电子束刻蚀法、光刻技术或化学腐蚀法。
5.根据权利要求1所述的在铝制品表面形成有序凹孔的方法，其特征在于，所述的弹性材料为具有弹性、能固化并且固化后能耐高温的材料。
6.根据权利要求5所述的在铝制品表面形成有序凹孔的方法，其特征在于，所述的弹性材料为有机硅橡胶或记忆形状合金。
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