[发明专利]金属表面纳米结构的制备方法及制备设备

说明书

本发明公开了一种金属表面纳米结构的制备方法，包括：将含有带电纳米颗粒的溶液引至金属工件表面，对金属工件和位于金属工件上方的电泳辅助电极通电，在金属工件和电泳辅助电极之间形成电场，使得纳米颗粒在电场力作用下吸附于金属工件表面；在真空环境或惰性气体氛围中，向金属工件表面预定区域进行激光光斑照射，对预定区域内的纳米颗粒进行激光烧结，使纳米颗粒和金属工件粘合连接，获得表面具有纳米结构的金属工件。本发明中无需采用化学制剂，操作方便安全，无污染；制得金属工件表面纳米结构厚度均匀，可用作大规模微纳结构制造及转印微流控芯片。本发明还提供了一种金属表面纳米结构的制备设备，具有上述有益效果。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种金属表面纳米结构的制备方法以及一种金属表面纳米结构的制备设备。

背景技术

微流控芯片(Microfluidic chip)又称芯片实验室(lab-on-a-chip)，是一种检测分析仪器。常用于基因分析、新药物的合成与筛选、生物选矿、疾病诊断及食品安全检测，被列为21世纪最重要的前沿技术之一。

微流控芯片的表面亲疏水性在微流体输运、操控等应用中具有重要的作用。高分子材料表面为疏水性表面，通过对其表面亲水改性，可拓宽它在某些领域的使用范围。而微流控芯片表面的微纳米结构是微流控芯片表面亲疏水性的关键。

热压成型技术是制备聚合物微流控芯片及表面微纳结构最常用的方法之一，而这种工艺方法关键在于表面具有微纳米结构的模具的制造。目前制造模具的方法包括：1)热烧结法，缺点是需要高温处理，成本较高，并且在浸渍过程中改性物质附着可能不均，容易导致处理碳材料表面亲疏水性质不均匀；2)使用的化学试剂为低表面能改性剂，缺点是有污染，操作有危险，直接打磨预处理和热处理使金属表面粗糙度降低。因此，目前各种用于制备表面具有微纳米结构的模具的方法，均存在一定的局限性或者是制备的纳米结构不均匀等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属表面纳米结构的制备方法以及金属表面纳米结构的制备设备，解决了对金属表面亲疏水性改性的操作存在危险以及金属表面亲疏水性改性不均匀的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种金属表面纳米结构的制备方法，包括：

将含有带电纳米颗粒的溶液引至金属工件表面；

对所述金属工件和位于所述金属工件上方的电泳辅助电极通电，在所述金属工件和所述电泳辅助电极之间形成电场，使得所述纳米颗粒在电场力作用下吸附于所述金属工件表面；

在真空环境或惰性气体氛围中，向所述金属工件表面预定区域进行激光光斑照射，对所述预定区域内的所述纳米颗粒进行激光烧结，使所述纳米颗粒和所述金属工件粘合连接，获得表面具有纳米结构的金属工件。

其中，在所述金属工件上所述溶液所在位置形成电场之后，还包括：

拍摄所述纳米颗粒吸附在所述金属工件表面分布情况的分布图像；

根据所述分布图像对所述电场的大小和方向进行调节，直到所述纳米颗粒在所述金属工件表面的分布满足分布要求，再执行所述向所述金属工件表面预定区域进行激光光斑照射的操作。

其中，所述向所述金属工件表面预定区域进行激光光斑照射包括：

根据金属工件表面的轮廓形状以及预定区域位置，调节激光光斑的发射距离以及发射角度，使得所述激光光斑照射至金属工件表面预定区域。

其中，在将混合有纳米颗粒的胶体混合液引至金属工件上之前，还包括：

通过超声振动和/或磁力搅拌使所述溶液中的纳米颗粒均匀混合。

本发明还提供了一种金属表面纳米结构的制备设备，用于实现如上任一项所述的制备方法，包括：