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有机自组装单分子膜(SAMs)的润湿性和光响应性研究,对于微流道制备和微流体驱动技术的实现,具有关键性的作用。本文重点研究了:(1)基于SAMs制备超双疏性能表面;(2)利用自组装单分子膜的光响应性,制备梯度表面能表面,并进行微液驱动实验;(3)在自组装单分子膜图案上实现了ZnO晶体的生长选择性。研究发现:
(1)具有粗糙结构的SAMs表面均具有超疏水特性,与水接触角均大于150°,而且表面的接触角滞后性很小,滚动角小于2°。
(2)在超疏油特性方面,发现含氟的FAS-SAM表面具有较好的疏油效果,棒状结构的粗糙表面对十六烷和二甘醇接触角分别为112°和146°,达到了疏油效果;球形表面对这两种油的接触角分别为150°和162°,实现了超疏油性能。
(3)随着光照时间的增加,FAS-SAMs表面的O(1D)浓度上升,SAM刻蚀程度加强,导致接触角逐渐减小,表面能逐渐增大。利用这种时间的渐变过程,通过设计光照设备,制备了具有梯度变化表面能的SAM薄膜。
(4)表面张力驱动实验发现,液滴的体积越大,其速度越大。当水滴体积增大到14μl时,移动速度最快,为3.5mm/s。表面能梯度密度越大,运动速度越快。梯度密度变化与速度变化之比为1∶1。
(5)利用ODS-SAM气相沉积,结合SAMs的光刻蚀技术,制得了图案化的表面。通过掌握形核速度成功的氧化锌晶体的沉积位置,得到了具有孔形和点状的氧化锌晶体图案。
自组装单分子膜在微纳器件的研制中有着广泛的应用前景。本文基于SAMs的VUV光响应性能研究SAMs表面的表面张力可控变化,并应用到梯度表面能表面的制备,以及纳米材料的选择性生长方面,对微纳器件的研究有很强的实践意义。