[发明专利]一种基于微纳结构阵列表面的流体压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于微纳结构阵列表面的流体压力传感器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)、微条带纳米柱复合结构表面初始基片的处理：将基片置于丙酮中超声清洗三遍，每次1-2min，再用无水乙醇清洗三遍，每次1-2min，之后用去离子水超声清洗至无有机溶剂残留；随后对基片进行酸性氧化处理，之后用去离子水清洗至无酸液，存放于去离子水中待用；

(2)、将步骤(1)所得的基片置于氧等离子体清洗机中清洗5-10min，使其表面接枝上羟基，再在基片表面旋涂一层光刻胶；随后将基片置于微米级条带阵列掩模板下紫外曝光10-30s，再将基片置于显影液中浸泡10-30s，得到微米级条带阵列图样的光刻胶表面；将所得的微米级条带阵列图样的光刻胶表面置于等离子刻蚀机腔体中，刻蚀时间为2-20min；将基片置于无水乙醇中超声清洗5-10min，再用去离子水超声清洗5-10min，得到形貌微米级条带阵列结构表面；

(3)、将步骤(2)所得的微米级条带阵列结构表面置于氧等离子体清洗机中清洗5-10min，使其表面接枝为羟基，再将基片置于在质量分数为1-5％的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中浸泡2-10min，用去离子水超声清洗2-5min，使基片表面带有正电荷；之后将基片放于负电性纳米粒子溶液中浸泡5-60min，得到吸附有致密纳米粒子的微条带表面；将吸附有致密纳米粒子的微条带表面置于等离子刻蚀机腔体中，刻蚀时间为10-120s，随后浸泡于金属纳米粒子刻蚀液中2-10min，用去离子水超声清洗1-3min，得到微条带纳米柱复合结构表面；再通过气相沉积法使复合结构表面接枝疏水材料，便在基片表面上得到疏水的微条带纳米柱复合结构阵列；

(4)、将带有均匀铬膜和光刻胶层的玻璃板置于微孔道掩膜版下紫外灯曝光10-30s，所述光刻胶层在下层，铬膜在上层，再将玻璃板置于显影液中浸泡10-30s，得到图案化光刻胶的旋有铬层的玻璃表面；之后置于铬刻蚀液中浸泡2-5min除去表面铬层，得到带有图案化的铬层的玻璃表面；将带有图案化的铬层的玻璃表面置于玻璃刻蚀液中浸泡20-120min即得到微孔道模具；将聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂按质量比10：0.8-1.0的比例混合均匀，真空脱气10-30min后，倾倒至微芯片孔道模具表面，置于温度为60-100℃的烘箱中，固化3-10h，将其揭起便得到了PDMS微流体孔道；将所得到的微流体孔道与步骤(3)中制备的微条带纳米柱复合结构阵列表面低温键合到一起便得到了基于微条带纳米柱复合结构阵列表面的流体压力传感器，即通过致密的微纳复合结构的设计实现流体压力传感器的制备；

步骤(4)中使用的铬刻蚀液为硝酸铈铵和硝酸按体积比为6％的混合溶液；

步骤(4)中使用的微孔道为由梯形、长方形或多边形相连形状组成的微芯片孔道模型，各形状的大小和相对位置是根据所需要测量流体压力范围和灵敏度计算得出的；

步骤(4)中所述的低温键合，键合时间不小于2d，键合温度不超过60℃。

2.如权利要求1所述的一种基于微纳结构阵列表面的流体压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中使用的基片为玻璃载玻片、石英片、单晶硅片或PDMS基片。

3.如权利要求1所述的一种基于微纳结构阵列表面的流体压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中使用的光刻胶为正性光刻胶BP212-37s、BP212-45或负性光刻胶SU-8；

步骤(2)中使用的微条带掩模板为铬层图案化和菲林打印掩膜版，其中，微条带图案由多条微米级线宽平行线排布构成，微米线的数量和间距是根据需要计算和实验测量设计得出的。

4.如权利要求1所述的一种基于微纳结构阵列表面的流体压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)和(3)中刻蚀气压为0-20mTorr，刻蚀温度10-20℃，刻蚀基底气体流速10-50sccm，刻蚀功率为RF为0-400W，ICP为0-400W，刻蚀气体为氧气、三氟甲烷/六氟化硫、三氟甲烷/氩气单独气体或多组分混合气体。