基于氧阻聚效应的表面润湿性调控及其微图案化研究

发布时间：2023-06-02 04:20

　　“沙漠甲虫”能从雾气中集水让自己在干旱地区生存下来,这得益于其背部亲疏水区域相间分布的特点;在自由基光敏树脂的光固化工艺中,氧阻聚效应经常给人们带来烦恼。看似毫无关联的亲疏水图案化表面和氧阻聚效应,本文的研究却将这二者巧妙地联系起来。本文首先研究了在不同强度氧阻聚效应的作用下固化树脂表面的润湿性变化规律及其原因。通过控制曝光时间来实现对氧阻聚效应强度的控制,经测量固化树脂表面的水接触角得到润湿性特征,并且通过AFM和FT-IR等设备对固化树脂表面形貌特征和化学组成进行了充分表征。发现随着氧阻聚效应增强,固化树脂表面因亚微米结构的数量增多而变得更加粗糙,固化树脂表面的疏水性也在增大。因此,通过控制氧阻聚效应强度,就可以实现对固化树脂的表面润湿性的调控。然后基于氧阻聚效应的表面润湿性研究结论,结合DMD连续无掩膜光刻技术,本文提出了一种快速制作亲疏水图案化表面的方法。本方法充分发挥了 DMD连续无掩膜光刻技术灵活快速的加工能力和氧阻聚效应的表面润湿性调控能力,通过实验制备出了多种形状和尺寸的亲疏水微图案化表面并将其成功应用于自组装微液滴阵列。本方法具有工艺流程简单、成本低廉、可以灵活调整表...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 亲疏水图案化表面
        1.1.2 亲疏水图案化表面的制作方法
    1.2 DMD无掩膜光刻技术
    1.3 氧阻聚效应
        1.3.1 氧阻聚效应的含义
        1.3.2 氧阻聚效应的利用
    1.4 主要研究内容及创新点
    1.5 章节安排
第2章 基于氧阻聚效应的固化树脂表面润湿性研究
    2.1 引言
    2.2 润湿性的基本理论
        2.2.1 固体表面润湿性的概念
        2.2.2 Young方程
        2.2.3 Wenzel润湿模型
        2.2.4 Cassie润湿模型
    2.3 实验方案及步骤
        2.3.1 曝光设备
        2.3.2 实验准备
        2.3.3 实验步骤
    2.4 实验结果
        2.4.1 不同强度氧阻聚效应样品的外观对比
        2.4.2 样品表面润湿性变化规律
    2.5 固化树脂表面润湿性的影响因素
        2.5.1 固化树脂层的高度特征
        2.5.2 固化树脂表面微观形貌的细节特征
        2.5.3 固化树脂表面微观形貌的变化规律
        2.5.4 固化树脂表面的化学组成
    2.6 丙酮对固化树脂表面润湿性的影响
    2.7 本章小结
第3章 亲疏水表面微图案化和自组装微液滴阵列
    3.1 引言
    3.2 表面张力限制的液滴微流控技术
    3.3 亲疏水微图案化表面的制作工艺
    3.4 实验装置介绍——DMD连续无掩膜光刻系统
    3.5 方法应用实例
        3.5.1 微图案化表面的制备
        3.5.2 亲疏水图案化表面的润湿性对比
    3.6 制作方法调控微图案形状尺寸的能力
    3.7 制作方法的适应性条件
        3.7.1 光敏树脂型号的选择
        3.7.2 基底材料的选择
        3.7.3 形成微液滴阵列的适用液体
        3.7.4 挥发问题的解决方式
    3.8 本章小结
第4章 基于氧阻聚效应制作超疏水表面的探究
    4.1 引言
    4.2 制作方法的工艺介绍
    4.3 工艺流程论证
        4.3.1 PDMS填充与脱模的效果
        4.3.2 氧阻聚效应对多级结构润湿性的影响
    4.4 微柱阵列尺寸对疏水性的影响
    4.5 样品表面的粘附力特征
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 现存问题与工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3827650