滴狀冷凝自集水硅基微納米表面設(shè)計.pdf

1、受到“荷葉效應(yīng)”的啟發(fā)，研究人員嘗試用各種方法制備具有類似荷葉結(jié)構(gòu)的仿生超疏水表面。然而，無論是制備仿生超疏水層的基體材料的選取，還是制備工藝的研究等等，都存在著大量的研究空白。眾所周知，Si是一種疏水材料，而硅的氧化物(SiO2)是一種親水材料，因此，利用硅基制備微納米自集水表面層具有理論的可行性，對于由Si與硅的氧化物(SiO2)構(gòu)成的微納二級結(jié)構(gòu)超疏水層的制備及其性能進(jìn)行研究具有重大的意義，本文以此為研究對象，主要研究內(nèi)容及成果如

2、下:
　　1、以硅片(100)為基底，研究濕法腐蝕工藝獲取正四棱臺微米結(jié)構(gòu)的凸角補償技術(shù)，基于Intellisense仿真軟件，確定在(100)硅片上采用KOH各向異性腐蝕的掩膜版圖形，并利用現(xiàn)有MEMS工藝進(jìn)行實驗制備，獲得硅基底上的正四棱臺微米級結(jié)構(gòu)。
　　2、以硅基四棱臺微米結(jié)構(gòu)為基底，制備了SiO2納米顆粒溶膠，利用噴涂法制備了SiO2納米層，在四棱臺微米結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)，形成了雙層異質(zhì)微納二級結(jié)構(gòu)，并對微納二

3、級結(jié)構(gòu)超疏水性能進(jìn)行了表征。
　　3、利用所制備的微納二級結(jié)構(gòu)，建立了粗糙表面模型，基于圖像處理技術(shù)結(jié)合分形理論，利用MATLAB編程對微納二級結(jié)構(gòu)的超疏水表面的分形維數(shù)進(jìn)行了求解，為超疏水層的接觸角計算提供了理論支持。
　　4、通過冷凝實驗，對不同分形維數(shù)下的微納二級結(jié)構(gòu)超疏水層進(jìn)行接觸角對比，冷凝效率對比以及集水率對比，得出超疏水性能最佳的微米結(jié)構(gòu)尺寸。同時，分析得出，分形維數(shù)越大，對應(yīng)超疏水性能越好、自集水效率越高、獲