[发明专利]基于微纳米分级结构网膜的光电协同驱动液体图案化渗透器件及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及图案化渗透的控制及应用(如液体复印)技术领域，特别涉及光电协同驱动液体图案化渗透器件及制备方法和应用。

背景技术

外场刺激对固体表面的宏观和微观浸润性的智能控制具有重要的科学意义，在智能纳米开关器件、可控微流体器件和信息存储器件的制造、智能液体传输、转印和微量液体测试方面具有广泛的应用前景。最近，固体表面对外场刺激响应的浸润性研究在电响应、光响应、热响应、pH响应和溶剂响应等方面，得到了研究人员的广泛关注。为了实现有效的浸润性控制，多重刺激协同响应界面，尤其是光电协同控制响应界面以其原位控制、响应速度快、控制灵活的优势，在液体驱动、传输和微量测试方面具有非常广阔的应用前景。Chiou等研究人员提出了光电协同浸润的机理，在平滑表面实现了对表面浸润性控制，如液体的铺展、运动、分离和合并等(详见参考文献[1]:P.Y.Chiou,H.Moon,H.Toshiyoshi,C.J.Kim,M.C.Wu,Sens.Actuators,A2003,104,222-228；参考文献[2]:US6,958,132B2)。但是，在这种各向同性浸润的平滑表面，液体浸润铺展现象不能得到有效地控制，也得不到清晰可控的液体浸润图案。

现有技术中有人提出了控制液体图案化浸润的方法，通过引入各向异性浸润特性结构，解决了在各向同性浸润的平滑表面光电协同液体浸润铺展现象不能有效控制的问题，实现了表面液体图案化控制。现有技术中纳米棒、纳米管和纳米孔阵列结构基底表面的光电协同图案化浸润方法参见参考文献[3]:D.L.Tian,Q.W.Chen,F.-Q.Nie,J.J.Xu,Y.L.Song,L.Jiang,Adv.Mater.,2009,21,3744;参考文献[4]:N.Anantharaju,M.V.Panchagnula,S.Vedantam,Langmuir,2009,25,7410;参考文献[5]:X.Fan,X.Li,D.L.Tian,J.Zhai,L.Jiang,J.Colloid Interface Sci.,2012,366,1;参考文献[6]:D.L.Tian,J.Zhai,Y.L.Song,L.Jiang,Adv.Funct.Mater.,2011,21,4519;参考文献[7]:CN101776860A;参考文献[8]:CN102081335A。这些工作是液体图案化浸润领域的重要研究进展，为光电协同液体复印、位置可控浸润和液体可控输运方面奠定了基础。

但是，在光电外场作用下，墨水浸润对基底的瞬间冲击作用很容易破坏基底结构(纳米棒状，管状阵列结构)，通过调节表面结构(纳米孔阵列结构)虽在一定程度上使基底的机械性能提高，但是平面基底纳米孔阵列表面对墨水的粘附作用大，图案化浸润的分辨率较低。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于微纳米分级结构网膜的光电协同驱动液体图案化渗透器件。

本发明的再一目的是提供基于微纳米分级结构网膜的光电协同驱动液体图案化渗透器件的应用。

本发明的还一目的是提供微纳米分级结构网膜的制备方法。

本发明提供的基于微纳米分级结构网膜的光电协同驱动液体图案化渗透器件，包括参考电极、具有光电协同驱动液体图案化渗透特性的微纳米分级结构网膜、相应的控制电路和光路。

所述的参考电极位于具有光电协同驱动液体图案化渗透特性的微纳米分级结构网膜上方或下方；

所述的具有光电协同驱动液体图案化渗透特性的微纳米分级结构网膜由导电控制电极、半导体纳米阵列结构光导层和疏水绝缘层构成；

所述的半导体纳米阵列结构光导层是在导电控制电极表面并且与表面垂直的具有光电协同驱动液体图案化渗透特性的纳米阵列结构，在纳米阵列结构上修饰有疏水绝缘层；

所述的导电控制电极与参考电极的一端通过带有开关的控制电路进行电连接，参考电极的另一端与导电液体进行电连接；

所述的光路从构成具有光电协同驱动液体图案化渗透特性的微纳米分级结构网膜的导电控制电极的一侧入射。

所述的半导体纳米阵列结构光导层的纳米阵列结构是纳米棒、纳米管和纳米孔中的一种；

所述的具有光电协同驱动液体图案化渗透特性的微纳米分级结构网膜中构成网膜的网丝直径在10μm到100μm之间，网膜的孔径在10μm到150μm之间；

所述的纳米阵列结构中纳米棒的长度在100nm到20μm之间，纳米棒的直径在25nm到5μm之间；纳米棒与纳米棒之间的间距在20nm到10μm之间。