CN114989474B - Ph响应表面结构及其制备方法、电子设备 - Google Patents

Ph响应表面结构及其制备方法、电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种PH响应表面结构及其制备方法、电子设备，可简化表面加工工艺步骤、降低成本，提高图案可控性。该制备方法包括提供形状记忆聚合物结构层，形状记忆聚合物结构层包括第一表面；对第一表面进行飞秒激光处理以形成微柱阵列，微柱阵列包含多个均匀排布且存在间隔的微柱；在第一表面形成金属层；将第一表面的金属层与PH刺激响应聚合物进行枝接，得到PH响应表面结构。

Description

PH响应表面结构及其制备方法、电子设备
技术领域
本申请涉及表面加工技术领域，具体涉及一种PH响应表面结构及其制备方法、电子设备。
背景技术
在表面加工技术领域，于特定表面接枝PH刺激响应聚合物可以使得该表面对酸碱表现出不同的润湿性，为了提高对酸碱的响应能力，通常会对表面微加工处理以提高表面粗糙度。
传统的微加工做法基于模板复制方法，然而模板复制方法需要一个特定模板，该模板通常需要使用光刻技术或化学蚀刻制备，发明人研究发现，该传统方法工艺步骤较为复杂、成本较高、图案可控性不高。
发明内容
基于此，为了简化表面加工工艺步骤、降低成本，提高图案可控性，本申请提供一种PH响应表面结构及其制备方法、电子设备。
第一方面，提供一种PH响应表面结构的制备方法，包括以下步骤：
提供形状记忆聚合物结构层，形状记忆聚合物结构层包括第一表面；
对第一表面进行飞秒激光处理以形成微柱阵列，微柱阵列包含多个均匀排布且存在间隔的微柱；
在第一表面形成金属层；
将第一表面的金属层与PH刺激响应聚合物进行枝接，得到PH响应表面结构。
在一些实施例中，各个微柱的横截面均为矩形。
进一步地，在一些实施例中，各个微柱底部的横截面积至顶部的横截面积均匀变小。
在一些实施例中，对第一表面进行飞秒激光处理以形成微柱阵列的步骤包括：
采用激光逐行扫描方法对第一表面的全部区域进行处理从而在第一表面形成微纳米尺度的粗糙度结构，激光逐行扫描方法采用的激光功率、扫描间距和扫描速度分别为8mW-12mW、5μm-7μm和5000μm/s-7000μm/s；
采用正交交叉逐线激光烧蚀法再次在第一表面扫描形成微柱阵列，正交交叉逐线激光烧蚀法采用的激光功率、扫描速度、相邻扫描线间距分别为20mW-40mW、3000μm/s-5000μm/s和2μm-3μm。
在一些实施例中，提供形状记忆聚合物结构层的步骤包括：
提供环氧树脂和超支化聚酯，并将环氧树脂和超支化聚酯混合直至超支化聚酯溶解于环氧树脂中；
在环氧树脂中加入固化剂，并进行搅拌直至固化剂均匀混合于环氧树脂中，得到固化剂与环氧树脂的混合物；
将混合物注入模具中，并分两个阶段进行固化处理，在第一阶段将模具中的混合物置于50℃至170℃的温度环境下固化，持续时间1小时至6小时，在第二阶段将模具中的混合物置于80℃至200℃的温度环境下固化，持续时间0小时至6小时；
冷却模具中的混合物至室温并脱模，得到形状记忆环氧树脂，作为形状记忆聚合物结构层；其中，环氧树脂、固化剂和超支化聚酯的重量份之比为100︰a︰b，a的取值范围为8至80，b的取值范围为3至20。
在一些实施例中，在第一表面形成金属层的步骤之前包括改性处理形状记忆聚合物结构层以降低表面能的步骤，其中包括以下利用氟烷基硅烷对形状记忆聚合物结构层的表面改性处理的步骤：
采用超声清洗方式，并利用去离子水对飞秒激光处理后的形状记忆聚合物结构层进行清洗，清洗时间为10分钟至15分钟；
将形状记忆聚合物结构层浸入氟烷基硅烷溶液中，并于室温下放置12小时，氟烷基硅烷溶液为氟硅烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十七氟癸基)硅烷以及质量分数为2wt％的乙醇溶液。
在一些实施例中，在第一表面形成金属层的步骤包括：
将形状记忆聚合物结构层放置在烘箱中加热4小时至6小时，其中加热温度为50℃至60℃；
使用真空蒸镀工艺在形状记忆聚合物结构层的表面沉积厚度为10nm至15nm的金薄膜或铜薄膜，作为金属层。
在一些实施例中，将第一表面的金属层与PH刺激响应聚合物进行枝接，得到PH响应表面结构的步骤包括：
合成PH刺激响应聚合物，PH刺激响应聚合物为硫醇端基聚甲基丙烯酸(2-N,N-二乙胺基)。其中，合成方式可为可逆加成断裂链转移聚合。
在一些实施例中，合成PH刺激响应聚合物的步骤包括：
提供单体甲基丙烯酸2-(二乙氨基)乙酯5.96g，31.9mmol，4-氰基戊酸二硫代苯甲酸酯0.089g，0.32mmol，作为链转移剂；
提供引发剂2,2'-偶氮二(异丁腈)0.013g,0.080mmol，并将链转移剂和引发剂依次溶解在30mL的四氢呋喃中，得到四氢呋喃混合物溶液，并将四氢呋喃混合物溶液用氮气中脱气30分钟，加热至70℃进行搅拌以实现聚合，搅拌的时长为12小时；
将聚合反应得到的混合物暴露于空气中来淬灭反应，得到粗产物，并将所得粗产物在正己烷中沉淀并在真空中干燥以产生PDEAEMA-CTA前体；
对PDEAEMA-CTA前体进行还原以在聚合物链末端产生硫醇基团，将摩尔比为1:20:0.25的PDEAEMA-CTA前体、正己胺和二硫苏糖醇依次溶解在20mL的二氯甲烷中，将溶解在二氯甲烷中的混合物溶液用氮气脱气30分钟，并在室温下搅拌24小时，将搅拌后的混合物在正己烷中沉淀，沉淀后通过真空干燥的方式收集PDEAEMA-SH，作为PH刺激响应聚合物。
上述PH响应表面结构的制备方法，相比传统的模板复制加工法，采用飞秒激光加工具有工艺简单、成本低的优点。飞秒激光具有出色的高精度冷加工特点，在加工过程中不需要模板转印，可提高图案可控性。另外，PH响应表面结构中形成微柱阵列有利于提高粗糙度，从而提高对酸碱的响应能力。相比传统的PH响应表面，本申请PH响应表面结构正是因为以上较好的PH响应特性，应用至一些电子设备表面可取得更好的效果，例如可应用至传感器、分离器、微流控设备或药物输送设备等。
本申请还提出一种PH响应表面结构，包括形状记忆聚合物结构层，形状记忆聚合物结构层包括第一表面，第一表面形成有微柱阵列，微柱阵列包含多个均匀排布且存在间隔的微柱，第一表面还形成有金属层，金属层接枝有PH刺激响应聚合物。
在一些实施例中，各个微柱的横截面均为矩形。
在一些实施例中，各个微柱底部的横截面积至顶部的横截面积均匀变小。
在一些实施例中，第一表面为微纳米尺度的粗糙度结构且形成有微柱阵列。通过微柱阵列提高PH响应表面结构的粗糙度，再加上前述的微纳米尺度的粗糙度结构，更进一步提高了粗糙度，从而进一步提高PH响应特性。
在一些实施例中，金属层可以是金层或铜层，可以是薄膜形式存在于第一表面。
在一些实施例中，PH刺激响应聚合物可以是硫醇端基聚合物。具体可以是硫醇端基聚甲基丙烯酸(2-N,N-二乙胺基)乙酯(PDEAEMA-SH)或硫醇端基聚丙烯酸(PAA-SH)，或两者形成的混合物。
本申请上述的PH响应表面结构中形成微柱阵列，有利于提高粗糙度，从而提高对酸碱的响应能力。
本申请还提出一种电子设备，包括电子设备主体和外壳，外壳的至少部分表面采用如上任一实施例的PH响应表面结构。
在一些实施例中，电子设备为传感器、分离器、微流控设备或药物输送设备。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解的是，下面描述中的附图仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本申请一实施例的一种PH响应表面结构的制备方法的流程示意图；
图2为本申请一实施例中微柱阵列直立状态下时的PH响应表面结构的结构示意图；
图3为本申请一实施例中微柱阵列倾斜状态下时的PH响应表面结构的结构示意图；
图4为本申请一实施例中微柱阵列处于平铺状态时对酸碱响应特性的效果示意图；
图5为本申请一实施例中微柱阵列处于直立状态时对酸碱响应特性的效果示意图；
图6为本申请一实施例中平铺状态下的微柱阵列的酸性液滴和碱性液滴的接触角示意图；
图7为本申请一实施例中直立状态下的微柱阵列的酸性液滴和碱性液滴的接触角示意图；
图8为本申请一实施例中一种验证PH响应表面结构的酸碱响应效果的方法的流程示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，在表面加工技术领域，于特定表面接枝PH刺激响应聚合物可以使得该表面对酸碱表现出不同的润湿性，为了提高对酸碱的响应能力，通常会对表面微加工处理以提高表面粗糙度。
传统的微加工做法基于模板复制方法，然而模板复制方法需要一个特定模板，该模板通常需要使用光刻技术或化学蚀刻制备，发明人研究发现，该传统方法工艺步骤较为复杂、成本较高、图案可控性不高。
本申请实施例提出一种PH响应表面结构及其制备方法、电子设备，可以简化表面加工工艺步骤、降低成本，提高图案可控性。
下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本申请一实施例的一种PH响应表面结构的制备方法流程示意图，如图1所示，该方法包括步骤102至步骤110：
步骤102，提供形状记忆聚合物结构层，形状记忆结构层包括第一表面。
本步骤提供的形状记忆聚合物结构层可以是待加工的形状记忆聚合物结构层。具体可以为一形状记忆聚合物膜层。
由于形状记忆聚合物具有广泛的应用，如数字编码、生物医学设备、可切换结构、信息载体以及灵活的电子设备。形状记忆聚合物具备在相变温度附近发生显著变化的机械性能，可以在外部刺激下从临时形状恢复到原来的形状。一个典型示例中，该外部刺激可以是热刺激。可采用外力使得微柱阵列剪切变形从而形成临时形状，在一些实施例中，临时形状可以是倾斜形状或平铺形态。
本申请采用的形状记忆聚合物结构层作为基底，可使得表面微柱阵列结构变形以及恢复原状，形成记忆特性。
步骤104，对第一表面进行飞秒激光处理以形成微柱阵列(如图2所示)。
飞秒激光具有超短脉冲宽度和极高峰值强度，这些特性赋予飞秒激光烧蚀几乎所有已知材料的能力，并通过简单的一步烧蚀过程直接在材料表面产生各种微/纳米结构。相比传统的模板复制加工法，飞秒激光加工具有工艺简单、成本低的优点。飞秒激光具有出色的高精度冷加工特点，在加工过程中不需要模板转印，可提高图案可控性。
在第一表面形成微柱阵列有利于提高粗糙度，从而提高对酸碱的响应能力。其中一些实施例中，本步骤的微柱阵列包含多个均匀排布且存在间隔的微柱。示例性的，各个微柱之间的间距为20μm至30μm。各个微柱的柱高均可为30μm至50μm。各个微柱的横截面可均为矩形。作为一个优选实施例，底部的横截面积至顶部的横截面积均匀变小，最小处可为20μm，相比于自下而上的各处横截面等大的情形，前者更为尖锐，更有利于提高第一表面的粗糙度。
步骤108，在第一表面形成金属层。该金属层可以但不限于为金层或铜层。
步骤110，将第一表面的金属层与PH刺激响应聚合物进行枝接，得到PH响应表面结构。
该步骤中，将形状记忆聚合物结构层浸入PH刺激响应聚合物的乙醇溶液中进行枝接反应，通过金属层与硫醇基的枝接，将第一表面与PH刺激响应聚合物连接。在一些实施例中，PH刺激响应聚合物可以是硫醇端基聚合物，其中，硫醇端基聚合物可以是硫醇端基聚甲基丙烯酸(2-N,N-二乙胺基)乙酯(PDEAEMA-SH)或硫醇端基聚丙烯酸(PAA-SH)，或是两者形成的混合物。
由于接枝了PH刺激响应聚合物，本申请的PH响应表面结构具有亲酸疏碱的特性，换句话说，其表面润湿特性在酸性条件下处于超亲水状态，在碱性条件下处于超疏水状态。进一步地，PH响应表面结构的表面为微柱阵列，提高了粗糙度，亲酸疏碱特性更为明显，即PH响应特性更为显著。
如前述，由于基底为形状记忆聚合物结构层，表面的微柱阵列也具有记忆特性。发明人研究发现，当微柱阵列受热发生剪切变形处于倾斜或平铺状态(如图3所示)时，PH响应表面结构粗糙度降低，亲酸疏碱特性降低，当微柱阵列恢复直立状态时，PH响应表面结构粗糙度得到恢复，亲酸疏碱特性明显增强，图4和图5分别为微柱阵列处于倾斜或平铺状态、以及直立状态对酸碱响应特性的效果示意图，其中图5的亲酸疏碱特性明显高于图4。
如图6和图7所示，发明人还利用显微镜/扫描电镜分别获取处于平铺和直立状态下的微柱阵列的酸性液滴和碱性液滴的接触角示意图，图6中微柱阵列处于平铺状态，图6a酸性液滴的PH值为1，图6b的PH值为9，图7中微柱阵列处于直立状态，图7a酸性液滴的PH值为1，图7b的PH值为9，图6和图7中的数值表示相应的接触角值。其中图7对酸碱液滴的接触角差异性明显高于图6，即图7的亲酸疏碱特性/PH响应特性高于图6。
基于此，本申请的PH响应表面结构的制备方法，相比传统的模板复制加工法，采用飞秒激光加工具有工艺简单、成本低的优点。飞秒激光具有出色的高精度冷加工特点，在加工过程中不需要模板转印，可提高图案可控性。另外，PH响应表面结构中形成微柱阵列有利于提高粗糙度，从而提高对酸碱的响应能力。进一步的，微柱阵列底部的横截面积至顶部的横截面积均匀变小，相比于自下而上的各处横截面等大的情形，前者更为尖锐，更有利于提高第一表面的粗糙度，从而进一步提高PH响应特性。
对于步骤102，在一些实施例中，提供形状记忆聚合物结构层的步骤包括：
提供环氧树脂和超支化聚酯，并将环氧树脂和超支化聚酯混合直至超支化聚酯溶解于环氧树脂中；
在环氧树脂中加入固化剂，并进行搅拌直至固化剂均匀混合于环氧树脂中，得到固化剂与环氧树脂的混合物；
将混合物注入模具中，并分两个阶段进行固化处理，在第一阶段将模具中的混合物置于50℃至170℃的温度环境下固化，持续时间1小时至6小时，在第二阶段将模具中的混合物置于80℃至200℃的温度环境下固化，持续时间0小时至6小时；
冷却模具中的混合物至室温并脱模，得到形状记忆环氧树脂，作为形状记忆聚合物结构层；其中，环氧树脂、固化剂和超支化聚酯的重量份之比为100︰a︰b，a的取值范围为8至80，b的取值范围为3至20。
对于步骤104，在一些实施例中，采用激光逐行扫描方法对第一表面的全部区域进行处理从而在第一表面形成微纳米尺度的粗糙度结构。可选的，激光逐行扫描方法采用的激光功率、扫描间距和扫描速度分别为8mW-12mW、5μm-7μm和5000μm/s-7000μm/s。
采用正交交叉逐线激光烧蚀法再次在第一表面扫描形成微柱阵列，正交交叉逐线激光烧蚀法采用的激光功率、扫描速度、相邻扫描线间距分别为20mW-40mW、3000μm/s-5000μm/s和2μm-3μm。
该些实施例中，本申请PH响应表面结构的制备方法，通过制备微柱阵列提高PH响应表面结构的粗糙度，再加上前述的微纳米尺度的粗糙度结构，更进一步提高了粗糙度，从而进一步提高PH响应特性。
在步骤108之前，还包括改性处理形状记忆聚合物结构层以降低表面能的步骤。其中包括利用氟烷基硅烷对形状记忆聚合物结构层的表面改性处理。具体地，采用超声清洗方式，并利用去离子水对飞秒激光处理后的形状记忆聚合物结构层进行清洗，清洗时间为10分钟至15分钟；然后将形状记忆聚合物结构层浸入氟烷基硅烷溶液中，并于室温下放置12小时，氟烷基硅烷溶液为氟硅烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十七氟癸基)硅烷以及质量分数为2wt％的乙醇溶液。其他实施例中，也可以不对形状记忆聚合物结构层进行改性处理直接形成金属层。
对于步骤108，在第一表面形成金属层的步骤包括：将形状记忆聚合物结构层放置在烘箱中加热4小时至6小时，其中加热温度为50℃至60℃；然后使用真空蒸镀工艺在形状记忆聚合物结构层的表面沉积厚度为10nm至15nm的金薄膜或铜薄膜，作为金属层。
对于步骤110，将第一表面的金属层与PH刺激响应聚合物进行枝接，得到PH响应表面结构的步骤包括：合成PH刺激响应聚合物，PH刺激响应聚合物为硫醇端基聚甲基丙烯酸(2-N,N-二乙胺基)，其中，合成方式为可可逆加成断裂链转移聚合。
在一些实施例中，合成PH刺激响应聚合物的步骤包括：
1)首先，提供单体甲基丙烯酸2-(二乙氨基)乙酯5.96g，31.9mmol，4-氰基戊酸二硫代苯甲酸酯0.089g，0.32mmol，作为链转移剂；
2)提供引发剂2,2'-偶氮二(异丁腈)0.013g,0.080mmol，并将链转移剂和引发剂依次溶解在30mL的四氢呋喃中，得到四氢呋喃混合物溶液，将四氢呋喃混合物溶液用氮气中脱气30分钟，然后加热至70℃进行搅拌以实现聚合，搅拌时长为12小时；
3)将步骤(2)中聚合反应得到的混合物暴露于空气中来淬灭反应，得到粗产物，并将所得粗产物在正己烷中沉淀并在真空中干燥以产生PDEAEMA-CTA前体。
4)对PDEAEMA-CTA前体进行还原以在聚合物链末端产生硫醇基团，将摩尔比为1:20:0.25的PDEAEMA-CTA前体、正己胺和二硫苏糖醇依次溶解在20mL的二氯甲烷中，将溶解在二氯甲烷中的混合物溶液用氮气脱气30分钟，然后在室温下搅拌24小时。搅拌以后还要在正己烷中沉淀，在正己烷中沉淀后，通过真空干燥收集PDEAEMA-SH，作为PH刺激响应聚合物。
在此前提下，将第一表面的金属层与PH刺激响应聚合物进行枝接，得到PH响应表面结构的步骤包括：将形成有金属层的形状记忆聚合物结构层作为基底浸入PDEAEMA-SH的乙醇溶液中至少12小时进行接枝反应，充分反应后利用乙醇溶液和去离子水冲洗以洗去残留的未接枝聚合物。
本申请还提出一种PH响应表面结构，包括形状记忆聚合物结构层，形状记忆聚合物结构层包括第一表面，第一表面形成有微柱阵列，微柱阵列包含多个均匀排布且存在间隔的微柱，第一表面还形成有金属层，金属层接枝有PH刺激响应聚合物。本申请的PH响应表面结构中形成微柱阵列有利于提高粗糙度，从而提高对酸碱的响应能力。
在一些实施例中，各个微柱的横截面均为矩形。
在一些实施例中，各个微柱底部的横截面积至顶部的横截面积均匀变小。相比于自下而上的各处横截面等大的情形，前者更为尖锐，更有利于提高第一表面的粗糙度，从而进一步提高PH响应特性。
在一些实施例中，第一表面为微纳米尺度的粗糙度结构且形成有微柱阵列。通过微柱阵列提高PH响应表面结构的粗糙度，再加上前述的微纳米尺度的粗糙度结构，更进一步提高了粗糙度，从而进一步提高PH响应特性。
在一些实施例中，金属层可以是金层或铜层，可以是薄膜形式存在于第一表面。
在一些实施例中，PH刺激响应聚合物可以是硫醇端基聚合物。具体可以是硫醇端基聚甲基丙烯酸(2-N,N-二乙胺基)乙酯(PDEAEMA-SH)或硫醇端基聚丙烯酸(PAA-SH)，或两者形成的混合物。
相比传统的PH响应表面，本申请PH响应表面结构正是因为以上较好的PH响应特性，应用至一些电子设备表面可取得更好的效果，例如可应用至传感器、分离器、微流控设备或药物输送设备等。以分离器为例，采用本申请的PH响应表面结构可以对更好的酸液滴和碱液滴进行分离。以药物输送设备为例，采用本申请的PH响应表面结构可以更快速的输送碱性液滴。
再者，本申请采用的基底为形状记忆聚合物结构层，在基底表面制备的微柱阵列也具有记忆特性，即形状记忆聚合物结构层表面的微柱阵列在同一时间可以呈现出不同的状态，为了呈现不同状态，例如，可采用局部施力的方式，使得一部分微柱阵列为平铺状态，另一部分部分微柱阵列为直立状态，甚至还可以有一部分微柱阵列为倾斜状态，显然的，这三种情况下的PH响应特性依次增加，即亲酸疏碱能力依次增加。换言之，本申请的PH响应表面结构，其本身在同一时间可以具备两种以上不同的PH响应特性。
作为一个实施例，在PH响应表面结构应用至电子设备进行碱性液滴处理时，可以使得中间区域的微柱阵列为平铺状态，两边的微柱阵列为直立状态，于此，碱性液滴在中间平铺区域容易铺展开来，在两边直立区域更加呈现疏水特性。以图2为例，可以第3至5行的微柱阵列为平铺状态。其他实施例中，具体哪些区域的微柱阵列设置为平铺状态，可以根据实际情况选择，不限于前述记载的实施例。
本申请的PH响应表面结构可基于前述PH响应表面结构的制备方法得到，二者的具体实施例可以复用，此处不再赘述。
本申请还提出一种电子设备，包括电子设备主体和外壳，外壳的至少部分表面采用如上任一实施例的PH响应表面结构。
在一些实施例中，电子设备为传感器、分离器、微流控设备或药物输送设备。具体地，传感器可以用于区分酸碱度。分离器可以用于分离酸碱液滴。微流控设备可以用于控制酸碱液滴的流动速度，比如可以设置微柱阵列的变形程度，从而控制亲酸疏碱能力，从而控制液滴的流动速度。药物输送设备可以用于输送酸碱液滴，例如可以将药物注入碱性液滴中，利用碱性液滴的疏水特性流动到目标地。
本申请还提出一种验证PH响应表面结构的酸碱响应效果的方法，该PH响应表面结构指上述任一实施例的PH响应表面结构，如图8所示，该方法包括以下步骤：
步骤802，对PH响应表面结构的至少部分微柱阵列进行剪切变形。
本步骤中，可以在80℃温度条件下，定向挤压微柱阵列2分钟来进行剪切变形，然后冷却至室温来固定微柱阵列的变形状态。该变形状态可以是倾斜或平铺状态。
步骤804，在变形的微柱阵列表面上分别滴上酸溶液与碱溶液，并验对酸碱溶液的响应效果。
本步骤可以通过观察微柱阵列变形前后对酸碱溶液的接触角变化来验证对酸碱溶液的响应效果。如果变形后对酸碱的接触角区别更大，说明PH响应特性更好。
步骤806，将变形的微柱阵列恢复原状。
本步骤可以通过再加热处理，例如80℃，维持3分钟，以触发恢复过程。
本申请的验证PH响应表面结构的酸碱响应效果的方法，因为形状记忆聚合物结构层表面的微柱阵列在受力时会向一侧倾斜，通过加热很容易恢复到直立状态。随着微柱阵列在原始形状和临时的变形形状之间的可逆转换，所得表面对PH的响应特性可以可逆地减弱和重新获得，表现出记忆特性。其中，前述“减弱”指微柱阵列变形时PH响应表面结构粗糙度减小，对酸碱响应能力减弱。通过该记忆特性可提高本申请的PH响应表面结构应用广度，例如前述提到可以用于控制液滴的流动速度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种PH响应表面结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供形状记忆聚合物结构层，所述形状记忆聚合物结构层包括第一表面；
采用激光逐行扫描方法对所述第一表面的全部区域进行处理从而在所述第一表面形成微纳米尺度的粗糙度结构，所述激光逐行扫描方法采用的激光功率、扫描间距和扫描速度分别为8mW-12mW、5μm-7μm和5000μm/s-7000μm/s；采用正交交叉逐线激光烧蚀法再次在所述第一表面扫描形成微柱阵列，所述正交交叉逐线激光烧蚀法采用的激光功率、扫描速度、相邻扫描线间距分别为20mW-40mW、3000μm/s-5000μm/s和2μm-3μm；所述微柱阵列包含多个均匀排布且存在间隔的微柱，各个所述微柱的横截面均为矩形，且底部的横截面积至顶部的横截面积均匀变小；
在所述第一表面形成金属层；
将所述第一表面的金属层与PH刺激响应聚合物进行枝接，得到所述PH响应表面结构。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提供形状记忆聚合物结构层的步骤包括：
提供环氧树脂和超支化聚酯，并将所述环氧树脂和超支化聚酯混合直至所述超支化聚酯溶解于所述环氧树脂中；
在所述环氧树脂中加入固化剂，并进行搅拌直至所述固化剂均匀混合于所述环氧树脂中，得到固化剂与环氧树脂的混合物；
将所述混合物注入模具中，并分两个阶段进行固化处理，在第一阶段将所述模具中的所述混合物置于50℃至170℃的温度环境下固化，持续时间1小时至6小时，在第二阶段将所述模具中的所述混合物置于80℃至200℃的温度环境下固化，持续时间0小时至6小时；
冷却所述模具中的所述混合物至室温并脱模，得到形状记忆环氧树脂，作为所述形状记忆聚合物结构层；其中，所述环氧树脂、所述固化剂和所述超支化聚酯的重量份之比为100︰a︰b，a的取值范围为8至80，b的取值范围为3至20。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第一表面形成金属层之前还包括改性处理所述形状记忆聚合物结构层以降低表面能的步骤，其中包括以下利用氟烷基硅烷对所述形状记忆聚合物结构层的表面改性处理的步骤：
采用超声清洗方式，并利用去离子水对飞秒激光处理后的所述形状记忆聚合物结构层进行清洗，清洗时间为10分钟至15分钟；
将所述形状记忆聚合物结构层浸入氟烷基硅烷溶液中，并于室温下放置12小时，所述氟烷基硅烷溶液为氟硅烷、三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十七氟癸基)硅烷以及质量分数为2wt％的乙醇溶液。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述第一表面形成金属层的步骤包括：
将所述形状记忆聚合物结构层放置在烘箱中加热4小时至6小时，其中加热温度为50℃至60℃；
使用真空蒸镀工艺在所述形状记忆聚合物结构层的表面沉积厚度为10nm至15nm的金薄膜或铜薄膜，作为所述金属层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一表面的金属层与PH刺激响应聚合物进行枝接，得到所述PH响应表面结构的步骤包括：
合成PH刺激响应聚合物，所述PH刺激响应聚合物为硫醇端基聚甲基丙烯酸(2-N,N-二乙胺基)，其中，合成方式为可逆加成断裂链转移聚合，所述合成PH刺激响应聚合物的步骤包括：
提供单体甲基丙烯酸2-(二乙氨基)乙酯5.96g，31.9mmol，4-氰基戊酸二硫代苯甲酸酯0.089g，0.32mmol，作为链转移剂；
提供引发剂2,2'-偶氮二(异丁腈)0.013g,0.080mmol，并将所述链转移剂和引发剂依次溶解在30mL的四氢呋喃中，得到四氢呋喃混合物溶液，并将所述四氢呋喃混合物溶液用氮气中脱气30分钟，加热至70℃进行搅拌以实现聚合，所述搅拌的时长为12小时；
将聚合反应得到的混合物暴露于空气中来淬灭反应，得到粗产物，并将所得粗产物在正己烷中沉淀并在真空中干燥以产生PDEAEMA-CTA前体；
对所述PDEAEMA-CTA前体进行还原以在聚合物链末端产生硫醇基团，将摩尔比为1:20:0.25的PDEAEMA-CTA前体、正己胺和二硫苏糖醇依次溶解在20mL的二氯甲烷中，将溶解在二氯甲烷中的混合物溶液用氮气脱气30分钟，并在室温下搅拌24小时，将搅拌后的混合物在正己烷中沉淀，沉淀后通过真空干燥的方式收集PDEAEMA-SH，作为所述PH刺激响应聚合物。
6.一种PH响应表面结构，其特征在于，包括形状记忆聚合物结构层，所述形状记忆聚合物结构层包括第一表面，所述第一表面形成有微柱阵列，所述微柱阵列包含多个均匀排布且存在间隔的微柱所述第一表面还形成有金属层，所述金属层接枝有PH刺激响应聚合物；各个所述微柱的横截面均为矩形，且底部的横截面积至顶部的横截面积均匀变小，所述第一表面为微纳米尺度的粗糙度结构且形成有所述微柱阵列；
其中，所述微纳米尺度的粗糙度结构形成方法为：采用激光逐行扫描方法对所述第一表面的全部区域进行处理从而在所述第一表面形成微纳米尺度的粗糙度结构，所述激光逐行扫描方法采用的激光功率、扫描间距和扫描速度分别为8mW-12mW、5μm-7μm和5000μm/s-7000μm/s；
所述微柱阵列的形成方法为：采用正交交叉逐线激光烧蚀法再次在所述第一表面扫描形成微柱阵列，所述正交交叉逐线激光烧蚀法采用的激光功率、扫描速度、相邻扫描线间距分别为20mW-40mW、3000μm/s-5000μm/s和2μm-3μm。
7.一种电子设备，其特征在于，包括电子设备主体和外壳，所述外壳的至少部分表面采用如权利要求6所述的PH响应表面结构。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为传感器、分离器、微流控设备或药物输送设备。
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