CN109319725A - 一种基于溶剂蒸发的微米级凹坑生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微纳器件制备技术,特指一种基于溶剂蒸发的微米级凹坑的批量制备方法,具体制备方法是:首先取一滴包含甲苯、丙酮、水以及聚苯乙烯(PS)的悬浊液滴到基底上;由于丙酮、甲苯和水具有不同的蒸发速率,丙酮会率先蒸发完毕,丙酮蒸发后,所述悬浊液中的水会以微米级水滴的形式在所述基底表面生成,同时所述悬浊液中的PS会溶解到甲苯中,形成甲苯‑PS混合溶液;此时甲苯会先于水蒸发完毕,甲苯蒸发过程中,PS会析出在所述基底表面生成PS薄膜,而所述微米级水滴则会作为模板辅助生成微米级凹坑;待所述微米级水滴蒸发完毕之后,将会在PS薄膜表面得到众多微米级凹坑。本发明制备凹坑过程非常简单,并且能够对凹坑的尺寸和深度进行一定程度的调控。
Description
技术领域
本发明涉及微纳米器件制备领域,特指一种基于溶剂蒸发的微米级凹坑的批量制备方法和工艺过程。
背景技术
微米级凹坑是一种尺寸在几微米到几百微米的凹坑,它在细胞生长、化学微反应器、光子晶体成核以及纳米气泡液滴成核方面都有着广阔的应用前景。
目前已有多种方法用于制备微米级凹坑,如软光刻法、溶剂液滴腐蚀法以及模板法。其中软光刻法是利用微纳米透镜进行聚光,对光刻专用基底进行刻蚀。溶剂液滴腐蚀法是将特定溶剂液滴蘸到针尖,然后针尖靠近或接触聚合物薄膜表面,由于液滴的腐蚀,表面会形成一个凹坑。为得到更小尺寸的凹坑,利用溶剂置换生成纳米级液滴,纳米级的液滴腐蚀薄膜表面可得到纳米尺寸的凹坑。在模板法中,胶体颗粒、聚苯乙烯微球以及球形水滴都可以作为制备凹坑的模板。将胶体颗粒或聚苯乙烯微球置于溶解有聚合物的溶剂表面,待溶剂蒸发完毕之后,聚合物薄膜成型,胶体颗粒或聚苯乙烯微球的位置便会留下凹坑。球形水滴的方式则是通过在溶解有聚合物的溶剂表面通入水蒸汽,水蒸汽会在溶剂表面生成球形液滴,溶剂和液滴都蒸发完毕之后,能够得到表面有很多凹坑的聚合物薄膜。
综上所述,软光刻法和溶剂液滴腐蚀法都需要专用设备才能完成凹坑的制备,模板法制备凹坑简单,但其专业性强,操作复杂,制备条件相对严格,需要专业人员才能完成凹坑制备。基于溶剂蒸发制备微米级凹坑,只需将配制好的悬浊液滴在基底表面,无需额外的操作,便可自行生成微米级的凹坑。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有微米级凹坑制备技术存在的不足,提出基于溶剂蒸发的微米级凹坑制备方法和工艺过程,实现操作简单、成本低廉、高效的微纳米级凹坑制备。
为实现上述目的,本发明包括:提供一种基于溶剂蒸发的微米级凹坑制备方法,首先取一滴包含甲苯、丙酮、水以及聚苯乙烯(PS)的悬浊液(2)滴到基底(1)上;由于丙酮、甲苯和水具有不同的蒸发速率,丙酮会率先蒸发完毕,丙酮蒸发后,所述悬浊液(2)中的水会以微米级水滴(3)的形式在所述基底(1)表面生成,同时所述悬浊液(2)中的PS会溶解到甲苯中,形成甲苯-PS混合溶液(4);此时甲苯会先于水蒸发完毕,甲苯蒸发过程中,PS会析出在所述基底(1)表面生成PS薄膜(5),而所述微米级水滴(3)则会作为模板辅助生成微米级凹坑(6);待所述微米级水滴(3)蒸发完毕之后,将会在PS薄膜(5)表面得到众多微米级凹坑(6)。
进一步的,所述基底(1)为亲水的玻璃或硅片。
进一步的,通过改变所述悬浊液(2)中水的比例,能够控制最终生成的所述微米级凹坑(6)的尺寸。
进一步的,通过改变所述悬浊液(2)中聚苯乙烯的比例,能够控制最终生成的所述微米级凹坑(6)的深度。
附图说明
图1为本发明凹坑制备过程示意图;
图2为本发明制备的微米级凹坑样本;
具体实施方式
为使本发明的目的,技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图对本发明作进一步详细描述。
本发明基于溶剂蒸发生成微米级凹坑,实现了简单、快速、低成本制备微米级凹坑,整个制备过程如图1所示,制备过程包括以下步骤:
步骤1:配制甲苯-聚苯乙烯混合溶液和丙酮-水混合溶液,按照特定比例将两种溶液混合成新的混合液,丙酮的加入会降低聚苯乙烯在甲苯中的溶解度,此时部分聚苯乙烯会析出形成聚苯乙烯颗粒,故所述新的混合液会以悬浊液(2)的形式存在;
步骤2:如图1(a)所示,取一滴所述悬浊液滴(2)在基底(1)上,所述基底(1)可为亲水的玻璃或硅片;此时所述悬浊液(2)会在所述基底(1)表面铺展(图1(b));
步骤3:等待所述基底表面的所述悬浊液(2)蒸发完毕,可在生成的PS薄膜(5)表面得到众多微米级凹坑(6)。如图1(c),在整个蒸发过程中,丙酮会率先蒸发完毕,所述聚苯乙烯颗粒会重新溶入甲苯中,此时溶液环境会变成甲苯-PS混合溶液(4),而水与甲苯不相溶,会在所述基底(1)表面成核,形成微米级水滴(3)。如图1(d),然后甲苯会先于水蒸发完毕,此时会在所述基底(1)表面生成PS薄膜(5)。最后,如图1(e),当所述微米级水滴(3)蒸发完毕之后,在所述微米级水滴(3)的位置会形成所述微米级凹坑(6)。
在制备所述悬浊液(2)的过程中,通过改变水的比例和PS的比例可以对最终生成的所述微米级凹坑(6)的尺寸以及深度进行一定控制。
以上实施方式仅用于说明本发明,而并非用于限定本发明,本领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明做出各种修饰和变动,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。
Claims (4)
1.一种基于溶剂蒸发的微米级凹坑的批量制备方法,其特征在于,首先取一滴包含甲苯、丙酮、水以及聚苯乙烯(PS)的悬浊液(2)滴到基底(1)上;由于丙酮、甲苯和水具有不同的蒸发速率,丙酮会率先蒸发完毕,丙酮蒸发后,所述悬浊液(2)中的水会以微米级水滴(3)的形式在所述基底(1)表面生成,同时所述悬浊液(2)中的PS会溶解到甲苯中,形成甲苯-PS混合溶液(4);此时甲苯会先于水蒸发完毕,甲苯蒸发过程中,PS会析出在所述基底(1)表面生成PS薄膜(5),而所述微米级水滴(3)则会作为模板辅助生成微米级凹坑(6);待所述微米级水滴(3)蒸发完毕之后,将会在PS薄膜(5)表面得到众多微米级凹坑(6)。
2.根据权利要求1所述的基于溶剂蒸发的微米级凹坑的批量制备方法,其特征在于,所述基底(1)为亲水的玻璃或硅片。
3.根据权利要求1所述的基于溶剂蒸发的微米级凹坑的批量制备方法,其特征在于,通过改变所述悬浊液(2)中水的比例,能够控制最终生成的所述微米级凹坑(6)的尺寸。
4.根据权利要求1所述的基于溶剂蒸发的微米级凹坑的批量制备方法,其特征在于,通过改变所述悬浊液(2)中聚苯乙烯的比例,能够控制最终生成的所述微米级凹坑(6)的深度。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112456432A (zh) * | 2020-08-26 | 2021-03-09 | 北京航空航天大学 | 一种基于液滴溶解制备表面微纳米凹痕的方法 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1676204A (zh) * | 2004-04-01 | 2005-10-05 | 中国科学院化学研究所 | 三维有序微米孔聚合物膜及其制备方法 |
CN101137422A (zh) * | 2004-01-20 | 2008-03-05 | 多孔渗透电力技术公司 | 高微孔聚合物及其制备和使用方法 |
CN101497704A (zh) * | 2009-02-25 | 2009-08-05 | 厦门大学 | 一种耐高温、超亲水聚苯乙烯多孔膜材料及其制备方法 |
CN102099400A (zh) * | 2008-05-21 | 2011-06-15 | 东丽株式会社 | 聚合物微粒的制造方法 |
US20110240344A1 (en) * | 2008-10-21 | 2011-10-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Deposition of nanowires and other nanoscale objects on surfaces |
US20130209780A1 (en) * | 2010-08-25 | 2013-08-15 | Rensselaer Polytechnic Institute | Tunable nanoporous films on polymer substrates, and method for their manufacture |
CN103517757A (zh) * | 2010-11-10 | 2014-01-15 | 贝特勒纪念学院 | 自组装聚合物颗粒释放系统 |
CN104610565A (zh) * | 2013-11-01 | 2015-05-13 | 天津工业大学 | 一种制备高分子多孔膜的方法 |
CN105307976A (zh) * | 2013-03-06 | 2016-02-03 | 南洋理工大学 | 基底上的纳米棒单层及其形成方法 |
CN105482139A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-04-13 | 浙江工业大学 | 一种具有均匀孔径的聚苯乙烯多孔薄膜材料的制备方法 |
CN105778145A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-20 | 常州时创能源科技有限公司 | 大面积有序多孔膜的制备方法 |
KR20180091413A (ko) * | 2017-02-07 | 2018-08-16 | 주식회사 엘지화학 | 장수명에 적합한 이차전지용 전극의 제조방법 |
-
2018
- 2018-10-10 CN CN201811175123.3A patent/CN109319725B/zh active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101137422A (zh) * | 2004-01-20 | 2008-03-05 | 多孔渗透电力技术公司 | 高微孔聚合物及其制备和使用方法 |
CN1676204A (zh) * | 2004-04-01 | 2005-10-05 | 中国科学院化学研究所 | 三维有序微米孔聚合物膜及其制备方法 |
CN102099400A (zh) * | 2008-05-21 | 2011-06-15 | 东丽株式会社 | 聚合物微粒的制造方法 |
US20110240344A1 (en) * | 2008-10-21 | 2011-10-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Deposition of nanowires and other nanoscale objects on surfaces |
CN101497704A (zh) * | 2009-02-25 | 2009-08-05 | 厦门大学 | 一种耐高温、超亲水聚苯乙烯多孔膜材料及其制备方法 |
US20130209780A1 (en) * | 2010-08-25 | 2013-08-15 | Rensselaer Polytechnic Institute | Tunable nanoporous films on polymer substrates, and method for their manufacture |
CN103517757A (zh) * | 2010-11-10 | 2014-01-15 | 贝特勒纪念学院 | 自组装聚合物颗粒释放系统 |
CN105307976A (zh) * | 2013-03-06 | 2016-02-03 | 南洋理工大学 | 基底上的纳米棒单层及其形成方法 |
CN104610565A (zh) * | 2013-11-01 | 2015-05-13 | 天津工业大学 | 一种制备高分子多孔膜的方法 |
CN105482139A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-04-13 | 浙江工业大学 | 一种具有均匀孔径的聚苯乙烯多孔薄膜材料的制备方法 |
CN105778145A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-20 | 常州时创能源科技有限公司 | 大面积有序多孔膜的制备方法 |
KR20180091413A (ko) * | 2017-02-07 | 2018-08-16 | 주식회사 엘지화학 | 장수명에 적합한 이차전지용 전극의 제조방법 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112456432A (zh) * | 2020-08-26 | 2021-03-09 | 北京航空航天大学 | 一种基于液滴溶解制备表面微纳米凹痕的方法 |
CN112456432B (zh) * | 2020-08-26 | 2022-10-11 | 北京航空航天大学 | 一种基于液滴溶解制备表面微纳米凹痕的方法 |
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