一種超滑表面的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超滑表面的制作方法，所述方法包括：在基板上形成黏附層；在所述黏附層上黏附單層微球，得到微球模板；用可塑性材料轉(zhuǎn)印所述微球模板，得到具有凹陷微結(jié)構(gòu)的表面；向所述凹陷微結(jié)構(gòu)中填充潤(rùn)滑油并在所述表面形成潤(rùn)滑油薄膜，得到所述超滑表面。本發(fā)明采用黏附層黏附單層微球的方式得到微球模板，其穩(wěn)固性好，適于各種大小的微球，過(guò)程簡(jiǎn)單，效率較高，操作容易，且容易制作大面積的微球模板。此外，可以對(duì)其進(jìn)行圖形化操作，按照設(shè)定的形狀和/或圖案形成超滑表面。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超滑表面的制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超滑表面加工處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種超滑表面的制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]可自愈合多孔注液表面(self-healing,slippery liquid-1nfused poroussurface, SLIPS),由美國(guó)哈佛大學(xué)首次提出，并于2011年發(fā)表在《自然》(Nature)上。其策略是在多孔材料或粗糙表面填注潤(rùn)滑劑，從而獲得對(duì)與潤(rùn)滑劑不相溶的外源物質(zhì)具有低粘附的超滑特性。例如，對(duì)水滴、礦物油、烷烴類(lèi)液體具有小于2.5°的接觸角滯后(CAH)。填注的潤(rùn)滑劑具有一定流動(dòng)性，因此，這種超滑表面也具備一定的受損自愈能力。
[0003]但是，由于大多數(shù)材料并不是多孔性或者表面足夠粗糙，不能將潤(rùn)滑劑鎖定。因此，本研究領(lǐng)域多采用表面微加工的方法，獲得鎖油性能更好的超滑表面基底材料。一種制作高性能鎖油基板的常用方法是，利用膠體晶體模板復(fù)制法，制作單層密集排列半球型微結(jié)構(gòu)，其步驟大致包括:將微球單層密集排列至基底材料上；接著在上面澆注可固化的液體材料；待其固化后，去除微球，即獲得單層密集排列半球型微結(jié)構(gòu)。
[0004]現(xiàn)有制作單層密集排列微球的方法包括:提拉法、旋涂法和電泳法等。其中，提拉法是最常用的方法，其做法是使微球在液體溶劑表面自組裝成單層密集結(jié)構(gòu)，然后使用基底材料從單層密集結(jié)構(gòu)下面輕輕提拉，使得在基底材料表面形成單層密集排列微球。提拉法可以獲得質(zhì)量很高的單層密集排列微球，但是使用提拉法的前提是，微球具備自組裝能力，即可以在液體溶劑中自主的相互吸引排列到一起。自組裝一般是依賴(lài)微球間的范德華力實(shí)現(xiàn)，微球越大范德華力相對(duì)于外界干擾力(如重力、振動(dòng)或流體擾動(dòng))就會(huì)越弱，稍微有點(diǎn)外界干擾，就會(huì)打斷小球排列，因此該方法從根本上限制了使用的微球大小，即僅能用于納米級(jí)別的微球自組裝排列，對(duì)微米級(jí)別的微球排列失效。另外，提拉速度一般比較慢，因此影響制作效率，且稍微遇到抖動(dòng)，就會(huì)使得排列好的微球分散開(kāi)，難以實(shí)現(xiàn)大面積、圖形化的微球排列。旋涂法即將微球溶液滴加在高速旋轉(zhuǎn)的基材表面，利用旋轉(zhuǎn)離心力將微球攤開(kāi)，從而獲得均勻排布的微球。但要獲得質(zhì)量較高的單層密集排列微球，對(duì)微球溶液的濃度、旋涂速度和基材表面平整度都有很高的要求，并且這種方法也難以實(shí)現(xiàn)大面積、圖形化的微球排列。電泳法等其他方法目前只停留在原理驗(yàn)證階段，不具實(shí)用性。
[0005]綜上所述，目前獲得單層密集排列微球的方法，穩(wěn)固性較差，微球大小有限制，過(guò)程較復(fù)雜，效率不高，操作具有一定難度，且難以制作大面積、圖形化的微球模板。這使得通過(guò)微球模板復(fù)制法獲得超滑表面的工藝也存在以上缺點(diǎn)，從而限制了超滑表面的制作和應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種超滑表面的制作方法，所述方法穩(wěn)固性好，適于各種尺度的微球，過(guò)程簡(jiǎn)單，效率較高，操作容易，且容易制作大面積的微球模板。
[0007]—種超滑表面的制作方法，所述方法包括:
[0008]在基板上形成黏附層；
[0009]在所述黏附層上黏附單層微球，得到微球模板；
[0010]用可塑性材料轉(zhuǎn)印所述微球模板，得到具有凹陷微結(jié)構(gòu)的表面；
[0011]向所述凹陷微結(jié)構(gòu)中填充潤(rùn)滑油并在所述表面形成潤(rùn)滑油薄膜，得到所述超滑表面。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述在基板上形成黏附層具體為，通過(guò)涂覆、粘貼和/或打印黏性物質(zhì)在基板上形成黏附層。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述在基板上形成黏附層具體為，通過(guò)涂覆、粘貼和/或打印黏性物質(zhì)在基板上形成圖形化的黏附層。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述在基板上形成黏附層具體為，在基板上涂覆、粘貼和/或打印黏性物質(zhì)層，然后在所述黏性物質(zhì)層表面涂覆、粘貼和/或打印圖形化的非黏性物質(zhì)層，得到圖形化的黏附層。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述在所述黏附層上黏附單層微球具體為，通過(guò)將微球潑撒在所述黏附層上形成黏附的單層微球。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述在所述黏附層上黏附單層微球具體為，將帶有黏附層的基板以黏附層朝上的方式置于盛液器皿底部，在液面上放置足夠形成單層微球的可漂浮微球，抽去器皿中的液體使所述微球自然降落在所述黏附層上而被黏住形成單層微球。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述方法包括:在得到所述微球模板之后，通過(guò)剪裁獲得圖形化的微球模板，然后用可塑性材料轉(zhuǎn)印所述圖形化的微球模板，得到具有凹陷微結(jié)構(gòu)的表面。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述微球?yàn)榧{米級(jí)至微米級(jí)的微球，優(yōu)選為微米級(jí)的微球。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述可塑性材料為熱固化材料，優(yōu)選為聚二甲基硅氧烷。
[0020]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述超滑表面為微流控超滑平臺(tái)。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明采用黏附層黏附單層微球的方式得到微球模板，相比依賴(lài)微球間范德華力實(shí)現(xiàn)自組裝的提拉法，由于黏附層的黏附力比范德華力強(qiáng)得多，因此得到的微球模板穩(wěn)固性更好，適于納米級(jí)至微米級(jí)等各種大小的微球；由于穩(wěn)固性好，不易受外界干擾力影響，所以不必像提拉法那樣需要特別謹(jǐn)慎，因此制作過(guò)程簡(jiǎn)單，操作容易，效率較高，且容易制作大面積的微球模板。此外，由于黏附層的黏附力強(qiáng)、微球模板穩(wěn)固性好的特點(diǎn)，可以對(duì)其進(jìn)行圖形化操作，按照設(shè)定的形狀和/或圖案形成超滑表面，或者通過(guò)對(duì)黏附區(qū)域的設(shè)計(jì)，獲得設(shè)定的形狀和/或圖案形成超滑表面。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的超滑表面的結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為基底，2為潤(rùn)滑油薄膜，3為液滴。
[0023]圖2為本發(fā)明中通過(guò)潑撒法在黏附層表面黏附單層微球的流程示意圖，其中4為基板，5為黏附層,6為微球。
[0024]圖3為本發(fā)明中通過(guò)潑撒法在黏附層表面黏附單層微球的顯微圖像。
[0025]圖4為本發(fā)明中通過(guò)粘貼雙面膠和打印非黏性物質(zhì)形成圖形化的黏附層過(guò)程中各步驟的照片結(jié)果。
[0026]圖5為本發(fā)明中通過(guò)沉降法在黏附層表面黏附單層微球并通過(guò)轉(zhuǎn)印和填注潤(rùn)滑油形成超滑表面的流程示意圖，其中7為基板，8為黏附層，9為水，10為微球，11為PDMS，12為潤(rùn)滑油。
[0027]圖6為本發(fā)明中采用沉降法形成的幾種不同尺寸的微球模板的顯微圖像。
[0028]圖7為本發(fā)明實(shí)施例制作的一個(gè)微流控超滑平臺(tái)的實(shí)物照片。
[0029]圖8為本發(fā)明實(shí)施例制作的另一個(gè)微流控超滑平臺(tái)的實(shí)物照片。
[0030]圖9為本發(fā)明實(shí)施例制作的超滑表面中，微球粒徑與臨界滑動(dòng)角(液滴開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)的傾斜角)、滑動(dòng)速度的關(guān)系(a)，以及填注的潤(rùn)滑油粘度與臨界滑動(dòng)角、滑動(dòng)速度的關(guān)系(b)。
[0031]圖10為本發(fā)明實(shí)施例制作的微流控超滑平臺(tái)進(jìn)行液滴操控(溶合、分裂、陣列移動(dòng))的情境圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]本發(fā)明基于黏附層對(duì)微球的黏附實(shí)現(xiàn)微球模板的制作，進(jìn)而通過(guò)轉(zhuǎn)印和填注潤(rùn)滑油得到超滑表面。相比現(xiàn)有的提拉法具有明顯優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)在黏附層的黏附力強(qiáng)、微球模板穩(wěn)固性好，以及由此帶來(lái)的適于各種大小的微球、不易受外界干擾力影響、制作過(guò)程簡(jiǎn)單、操作容易、效率較高、且容易制作大面積的微球模板的特點(diǎn)。更突出的優(yōu)勢(shì)在于可以對(duì)其進(jìn)行圖形化操作，按照設(shè)定的形狀和/或圖案形成超滑表面，目前還沒(méi)有能夠進(jìn)行大面積、圖形化形成超滑表面的現(xiàn)有技術(shù)。圖形化具有重要意義，比如制作平面微流控平臺(tái)中，圖形化的超滑表面是操控流體的軌道。
[0034]本發(fā)明中用到的術(shù)語(yǔ)定義
[0035]本發(fā)明的超滑表面，即【背景技術(shù)】所介紹類(lèi)型的可自愈合多孔注液表面，由潤(rùn)滑劑填注凹陷微結(jié)構(gòu)得到。
[0036]本發(fā)明的超滑表面可有多方面的用途，例如在微流體系統(tǒng)中可作為微流控超滑平臺(tái)或其一部分，在制冷系統(tǒng)中可作為防止冰霜形成的熱交換器表面，用于自潔性衣物、織物或鞋子等的材料，作為建筑物等的防涂鴉表面，作為艦或船等上的防止海洋生物積垢的涂層，用于光學(xué)部件的防污染物黏附的涂層，用于日常炊具或容器的光滑涂層，等等。
[0037]本發(fā)明的凹陷微結(jié)構(gòu)是指微球模板轉(zhuǎn)印出的凹形，由于微球的球形結(jié)構(gòu)，凹陷微結(jié)構(gòu)一般是半球形或近似半球形的。
[0038]在本發(fā)明實(shí)施例中，在基板上形成黏附層的方式有多種，包括但不限于在基板上涂覆、粘貼和/或打印黏性物質(zhì)，其中基板可以是任何可用支持介質(zhì)，例如載玻片、蓋玻片、聚氯乙烯(PVC)板、打印紙等；黏性物質(zhì)可以是日常、實(shí)驗(yàn)或工業(yè)中使用的單、雙面膠，膠水和光刻膠等；根據(jù)選用的黏性物質(zhì)的類(lèi)型，可以分別采用涂覆、粘貼或打印的方式將其形成在基板上，例如如果選用單、雙面膠可采用粘貼方式，如果選用膠水和光刻膠，可以采用涂覆方式，在允許的情況下也可以采用打印的方式。
[0039]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述黏附層可以是圖形化的黏附層，所謂“圖形化”，是指黏附層具有特定形狀和/或圖案?？梢酝ㄟ^(guò)直接在基板上涂覆、粘貼和/或打印黏性物質(zhì)的方式得到圖形化的黏附層，也可以先在基板上涂覆、粘貼和/或打印黏性物質(zhì)，形成一層黏性物質(zhì)層，然后在所述黏性物質(zhì)層表面涂覆、粘貼和/或打印圖形化的非黏性物質(zhì)，得到一層非黏性物質(zhì)層，黏性物質(zhì)層的一些部位被非黏性物質(zhì)蓋住，最終得到圖形化的黏附層。這兩種方式均是在黏附單層微球之前就形成圖形化，這樣只要黏附上單層微球即可得到圖形化的微球模板。當(dāng)然，作為可選擇的其他方式，也可以先在基板上形成一整塊覆蓋整個(gè)基板的黏附層，然后黏附上單層微球，得到一整塊微球模板，再按照設(shè)定的特定形狀和/或圖案剪裁微球模板，獲得圖形化的微球模板。這種方式的圖形化形成于黏附單層微球之后。先圖形化再黏附單層微球的方式簡(jiǎn)單直接，并且能夠避免黏性物質(zhì)和微球的浪費(fèi)，因?yàn)樗叙ば晕镔|(zhì)和微球均用于形成微球模板，而且圖形化可以精確控制，尤其是通過(guò)打印的方式形成的圖形比通過(guò)剪裁的方式形成的圖形更加精確。
[0040]在黏附層上黏附單層微球的實(shí)現(xiàn)方式可有多種，在本發(fā)明實(shí)施例中列舉了潑撒法(或稱(chēng)“干法”)和沉降法(或稱(chēng)“濕法”)兩種實(shí)現(xiàn)方式。所謂潑撒法，是指將微球潑撒在黏附層上形成黏附的單層微球，在具體實(shí)施例中，比如將大量微球均勻地潑撒在基板的黏附層表面上，通過(guò)抖動(dòng)或吹氣去除多余的微球，而黏附在黏附層上的微球形成單層微球模板，具體操作中需要注意抖動(dòng)或吹氣的力度，既要去除多余的微球而又不至于將黏附在黏附層上的微球去除，可以反復(fù)多次進(jìn)行潑撒、抖動(dòng)或吹氣操作，直到形成均勻的單層微球模板。一般來(lái)講，本發(fā)明中使用的微球在納米級(jí)至微米級(jí)，因此在需要的情況下需要借助顯微鏡等光學(xué)器械檢測(cè)單層微球模板的質(zhì)量狀況。所謂沉降法，是指微球自然沉降在黏附層表面上而被黏附住，形成單層微球模板，具體可以將帶有黏附層的基板以黏附層朝上的方式置于盛液器皿底部，在液面上放置足夠形成單層微球的可漂浮微球，抽去器皿中的液體使微球自然降落在黏附層上而被黏住形成單層微球。其中，器皿中所盛裝的液體不應(yīng)對(duì)基板、黏附層和微球產(chǎn)生明顯的腐蝕和破壞作用，根據(jù)具體情況可以選用水、乙醇、甲醇等，最優(yōu)選水。在以水作為液體的情況下，具體可以這樣操作:將黏附有黏附層的基板以黏附層朝上的方式置于盛水的器皿底部；在水面上放置大量可漂浮微球(足夠形成單層微球)，靜置一段時(shí)間后，由于重力和微球間的相互作用，最底層的微球會(huì)密集排列整齊并處于同一水平面；抽去器皿中的水使微球自然降落在黏附層上而被黏??；取出基板，將微球輕輕壓實(shí)，以保證最底層的微球被黏附牢固，且微球間不存在大于微球直徑的空隙；干燥后，將表面多余的微球抖去或者用高壓氣體吹走，即可得到單層密集排列的微球模板。需要說(shuō)明的是，壓實(shí)是為了更進(jìn)一步牢固地黏附微球，根據(jù)具體情況，比如在黏附層的粘附力足夠強(qiáng)的情況下，也可以省略該步驟；去除多余微球的方式也不限于抖動(dòng)和吹氣方式，在一些實(shí)施方式中，直接將基板的微球面朝下即可。
[0041 ] 在本發(fā)明實(shí)施例中，轉(zhuǎn)印微球模板的材料是可塑性材料，比如加熱熔化、冷卻固化的材料，比如聚乙烯(polyethylene,PE)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)等各種塑料材料；也可以是熱固化材料，比如聚二甲基娃氧燒(Polydimethylsiloxane,PDMS)等。其中，PDMS是優(yōu)選的材料，它是微流控芯片的重要材料，在微流控【技術(shù)領(lǐng)域】獲得了最廣泛的應(yīng)用，其使用非常方便，一般將主劑和硬化劑按照一定比例(比如10:1)混合后，澆注在模具中，烘烤后即可固化成型。
[0042]在本發(fā)明實(shí)施例中，微球作為形成凹陷微結(jié)構(gòu)的模板，微球的材料選擇不受限制，比如可以選擇聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)或聚丙烯(PP)等作為微球材料，本發(fā)明優(yōu)選采用聚苯乙烯微球。
[0043]下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式。
[0044]本發(fā)明實(shí)施例中制備的超滑表面具有圖1所示的結(jié)構(gòu)，其中基底I上表面形成有凹陷微結(jié)構(gòu)，該凹陷微結(jié)構(gòu)內(nèi)填注潤(rùn)滑油，并在此形成潤(rùn)滑油薄膜2，液滴3可以在潤(rùn)滑油薄膜2表面上運(yùn)動(dòng)。
[0045]實(shí)施例1
[0046]本實(shí)施例首先通過(guò)涂覆黏性物質(zhì)形成黏附層，然后通過(guò)潑撒法形成微球模板，再對(duì)微球模板進(jìn)行圖形化剪裁，繼而使用PDMS對(duì)圖形化的模板進(jìn)行軟復(fù)制轉(zhuǎn)印得到凹陷微結(jié)構(gòu)，最后向凹陷微結(jié)構(gòu)內(nèi)填注潤(rùn)滑油得到超滑表面。
[0047]本實(shí)施例制作超滑表面的方法具體包括以下步驟:
[0048](a)在基板上均勻地涂覆一層膠水，膠水的厚度要均勻，以免形成的黏附層表面不平整。
[0049](b)按照?qǐng)D2所示的方式，將大量PS微球均勻地潑撒在步驟(a)基板的黏附層表面上，傾斜基板并通過(guò)抖動(dòng)去除沒(méi)有黏附上的微球，使得黏附在黏附層上的微球形成單層微球模板，該步驟也可以借助吹氣去除沒(méi)有黏附上的微球，可以反復(fù)多次進(jìn)行潑撒、抖動(dòng)或吹氣操作，直到形成均勻的單層微球模板。如圖3所示，示出了采用顯微鏡觀察得到的單層微球模板排布情況，其中，a、b、c分別對(duì)應(yīng)A、B、C三個(gè)區(qū)域的20倍放大后的顯微圖像，d對(duì)應(yīng)A區(qū)域中局部60倍放大后的顯微圖像，可見(jiàn)微球均勻、致密排列，沒(méi)有明顯大于微球尺寸的間隙，說(shuō)明通過(guò)上述潑撒法在黏附層表面形成的單層微球模板質(zhì)量較好。
[0050](c)按照設(shè)定的形狀(比如X形或Y形等)剪裁單層微球模板。
[0051](d)將液化的PDMS澆筑到剪裁好的單層微球模板上，烘烤固化成型。
[0052](e)將固化的PDMS從單層微球模板上脫模即可得到具有凹陷微結(jié)構(gòu)的基底，其中凹陷微結(jié)構(gòu)由單層微球模板轉(zhuǎn)印而成，呈半球形。
[0053](f)在凹陷微結(jié)構(gòu)內(nèi)填注潤(rùn)滑油(如十六烷、硅油、液體石蠟或植物油等)形成潤(rùn)滑油薄膜，獲得超滑表面。
[0054]實(shí)施例2
[0055]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同在于，本實(shí)施例通過(guò)在基板上粘貼雙面膠的方式形成黏附層，其它步驟與實(shí)施例1相同。
[0056]實(shí)施例3
[0057]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同在于，本實(shí)施例通過(guò)采用打印機(jī)在基板上打印黏性物質(zhì)(膠水)，形成圖形化的黏附層；然后采用實(shí)施例1中步驟(b)那樣的潑撒法形成單層微球模板；再用PDMS對(duì)單層微球模板進(jìn)行軟復(fù)制；最后在軟復(fù)制形成的凹陷微結(jié)構(gòu)內(nèi)填注潤(rùn)滑油形成潤(rùn)滑油薄膜，獲得超滑表面。
[0058]實(shí)施例4
[0059]本實(shí)施例首先在基板上粘貼雙面膠，然后在雙面膠上圖形化打印非黏性物質(zhì)(如墨水)覆蓋雙面膠的部分區(qū)域，未覆蓋的區(qū)域即為圖形化的黏附層區(qū)域；然后采用實(shí)施例1中步驟(b)那樣的潑撒法形成單層微球模板；再用PDMS對(duì)單層微球模板進(jìn)行軟復(fù)制；最后在軟復(fù)制形成的凹陷微結(jié)構(gòu)內(nèi)填注注潤(rùn)滑油形成潤(rùn)滑油薄膜，獲得超滑表面。
[0060]如圖4所示，首先在基板上劃定打印區(qū)域(a);然后在打印區(qū)域內(nèi)粘貼雙面膠(b)；再在雙面膠表面按照設(shè)計(jì)好的圖形打印墨水(C);最后形成圖形化的黏附層(d)。圖4c和4d中黑色區(qū)域?yàn)榇蛴〉哪涓采w雙面膠的部分區(qū)域。
[0061]實(shí)施例5
[0062]本實(shí)施例首先通過(guò)涂覆黏性物質(zhì)形成黏附層，然后通過(guò)沉降法形成微球模板，再對(duì)微球模板進(jìn)行圖形化剪裁，繼而使用PDMS對(duì)圖形化的模板進(jìn)行軟復(fù)制轉(zhuǎn)印得到凹陷微結(jié)構(gòu)，最后向凹陷微結(jié)構(gòu)內(nèi)填注潤(rùn)滑油得到超滑表面。
[0063]參考圖5，本實(shí)施例制作超滑表面的方法具體包括以下步驟:
[0064](a)在基板上均勻地涂覆一層膠水，膠水的厚度要均勻，以免形成的黏附層表面不平整。
[0065](b)將步驟(a)的基板以黏附層朝上的方式置于盛水的器皿底部；然后，在水面上放置大量PS微球，靜置一段時(shí)間(比如1min);接著抽去器皿中的水使PS微球自然降落在黏附層上而被黏??；再取出基板，將微球輕輕壓實(shí)，以保證最底層的微球被黏附牢固，且微球間不存在大于微球直徑的空隙；干燥后，將表面多余的微球抖去或者用高壓氣體吹走，即可得到單層密集排列的微球模板。
[0066](C)按照設(shè)定的形狀(比如X形或Y形等)剪裁單層微球模板。
[0067](d)將液化的PDMS澆筑到剪裁好的單層微球模板上，烘烤固化成型。
[0068](e)將固化的PDMS從單層微球模板上脫模即可得到具有凹陷微結(jié)構(gòu)的基底，其中凹陷微結(jié)構(gòu)由單層微球模板轉(zhuǎn)印而成，呈半球形。
[0069](f)在凹陷微結(jié)構(gòu)內(nèi)填注潤(rùn)滑油(如十六烷、硅油、液體石蠟或植物油等)形成潤(rùn)滑油薄膜，獲得超滑表面。
[0070]本實(shí)施例中，步驟(b)描述的方法在本發(fā)明中稱(chēng)為沉降法，是在采用黏性物質(zhì)黏附微球的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的改進(jìn)方法，相比現(xiàn)有技術(shù)中的提拉法具有明顯的優(yōu)勢(shì)在于，本發(fā)明的沉降法不受單層微球模板大小的限制，理論上只要基板足夠大、器皿足夠大就可以一次性形成大面積的單層微球模板，然后根據(jù)具體需要裁剪使用。
[0071]本實(shí)施例中，將黏性物質(zhì)黏附微球與沉降法結(jié)合還具有明顯的優(yōu)勢(shì)在于:在水面上PS微球密布排列，最底層形成致密的排列結(jié)構(gòu)，由于在水面上PS微球還沒(méi)有被固定下來(lái)，因此它們互相之間的阻力較小，從而形成的單層微球模板比采用潑撒法形成的單層微球模板更加均勻致密。此外，沉降法的另一優(yōu)勢(shì)在于不受微球大小的影響，基本上從納米級(jí)至微米級(jí)的微球都能很好地形成單層微球模板。圖6顯示了用沉降法制備的幾種不同尺寸(5μπ?、20μπ?、50μπ^Ρ100μπ?)的單層微球模板的顯微圖像，可見(jiàn)單層微球排列均勻、致密、有規(guī)則。
[0072]按照本實(shí)施例的方法制作的一個(gè)微流控超滑平臺(tái)如圖7所示，其上的圖形是通過(guò)對(duì)單層微球模板剪裁，然后轉(zhuǎn)印PDMS并填充潤(rùn)滑油得到的超滑軌道。只需要自身重力推動(dòng)，不需要額外作用力，液滴即可沿著超滑軌道運(yùn)動(dòng)。
[0073]實(shí)施例6
[0074]本實(shí)施例與實(shí)施例5的不同在于，本實(shí)施例通過(guò)采用打印機(jī)在基板上打印黏性物質(zhì)(膠水)，形成圖形化的黏附層；然后采用實(shí)施例5中步驟(b)那樣的沉降法形成單層微球模板；再用PDMS對(duì)單層微球模板進(jìn)行軟復(fù)制；最后在軟復(fù)制形成的凹陷微結(jié)構(gòu)內(nèi)填注潤(rùn)滑油形成潤(rùn)滑油薄膜，獲得超滑表面。
[0075]按照本實(shí)施例的方法制作的一個(gè)微流控超滑平臺(tái)如圖8所示，其上的圖形即超滑軌道，液滴可沿著超滑軌道運(yùn)動(dòng)。
[0076]試驗(yàn)例I
[0077]本試驗(yàn)例以實(shí)施例1的方法制作的超滑表面(以苯基硅油為潤(rùn)滑油)為例，研究了微球粒徑與臨界滑動(dòng)角(液滴開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)的傾斜角)、滑動(dòng)速度的關(guān)系，以及填注的潤(rùn)滑油粘度與臨界滑動(dòng)角、滑動(dòng)速度的關(guān)系。
[0078]結(jié)果如圖9所示，以直徑范圍5 μ m?100 μ m的PS微球?yàn)槟０逯谱鞯某砻?，在臨界滑動(dòng)角小于5°時(shí)即可滑動(dòng)；隨著PS微球直徑的增大，臨界滑動(dòng)角有所增大，但在實(shí)驗(yàn)所用小球直徑達(dá)到100 μ m時(shí)，臨界滑動(dòng)角也沒(méi)有超過(guò)5°。可見(jiàn)，超滑表面的超滑性能良好。另一方面，填注的潤(rùn)滑油粘度越大，臨界滑動(dòng)角越低，滑動(dòng)速度越高。
[0079]試驗(yàn)例2
[0080]本試驗(yàn)例以實(shí)施例5的方法制作的微流控超滑平臺(tái)為例，研究液滴在其上的溶合、分裂、陣列移動(dòng)情況。
[0081]其中圖1Oa?c顯示了液滴在X形超滑軌道上的滑動(dòng)行為，將液滴滴在超滑軌道的兩個(gè)分叉端上(a)，略微傾斜微流控超滑平臺(tái)，兩個(gè)液滴即可向X形超滑軌道的中心滑動(dòng)，并最終在中心點(diǎn)溶合(b)，然后由于自身重力和軌道結(jié)構(gòu)的作用，溶合的液滴發(fā)生分裂(C)，并分別滑向X形超滑軌道的另外兩個(gè)分叉端。
[0082]圖1Od?f顯示了液滴在多分叉超滑軌道上的陣列移動(dòng)情況，可以同時(shí)操控多個(gè)液滴分別滑動(dòng)到不同分叉端。
[0083]本試驗(yàn)例中，液滴只需要借助于自身重力作用即可在超滑表面滑動(dòng)，不需要額外作用力。并且只需要5°以下的傾斜角即可產(chǎn)生足夠驅(qū)動(dòng)液滴滑動(dòng)的重力。說(shuō)明，本發(fā)明的超滑表面的超滑性能優(yōu)異。
[0084]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1.一種超滑表面的制作方法，其特征在于，所述方法包括: 在基板上形成黏附層； 在所述黏附層上黏附單層微球，得到微球模板； 用可塑性材料轉(zhuǎn)印所述微球模板，得到具有凹陷微結(jié)構(gòu)的表面； 向所述凹陷微結(jié)構(gòu)中填充潤(rùn)滑油并在所述表面形成潤(rùn)滑油薄膜，得到所述超滑表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在基板上形成黏附層具體為，通過(guò)涂覆、粘貼和/或打印黏性物質(zhì)在基板上形成黏附層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在基板上形成黏附層具體為，通過(guò)涂覆、粘貼和/或打印黏性物質(zhì)在基板上形成圖形化的黏附層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在基板上形成黏附層具體為，在基板上涂覆、粘貼和/或打印黏性物質(zhì)層，然后在所述黏性物質(zhì)層表面涂覆、粘貼和/或打印圖形化的非黏性物質(zhì)層，得到圖形化的黏附層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述黏附層上黏附單層微球具體為，通過(guò)將微球潑撒在所述黏附層上形成黏附的單層微球。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述黏附層上黏附單層微球具體為，將帶有黏附層的基板以黏附層朝上的方式置于盛液器皿底部，在液面上放置足夠形成單層微球的可漂浮微球，抽去器皿中的液體使所述微球自然降落在所述黏附層上而被黏住形成單層微球。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括:在得到所述微球模板之后，通過(guò)剪裁獲得圖形化的微球模板，然后用可塑性材料轉(zhuǎn)印所述圖形化的微球模板，得到具有凹陷微結(jié)構(gòu)的表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述微球?yàn)榧{米級(jí)至微米級(jí)的微球。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述可塑性材料為熱固化材料，優(yōu)選為聚二甲基硅氧烷。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述超滑表面為微流控超滑平臺(tái)。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK104310302SQ201410525698
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】吳天準(zhǔn), 凌世全, 羅勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院