[发明专利]制备具有均匀分布多角度纳米柱的微纳两级结构的方法

说明书

本发明公开一种制备具有均匀分布多角度纳米柱的微纳两级结构的方法，涉及微纳两级结构制备技术领域，包括以下步骤：步骤一、微沟槽模板制造；步骤二、微沟槽模板引导SiO₂纳米球自组装；步骤三、将自组装有SiO₂纳米球的微沟槽模板取出烘干；步骤四、第一角度刻蚀；步骤五、第二角度刻蚀；步骤六、去除自组装在微沟槽表面的SiO₂纳米球，最终在微沟槽表面制备多角度排列的纳米柱结构。本发明能保证在微米级结构表面制备具有多角度的纳米柱，且能保证均具有很好的均一性，由于该两级结构在同一材料上，两级结构具有较好的强度；而且具有很好的操控性及较高的效率。

技术领域

本发明涉及微纳两级结构制备技术领域，特别是涉及一种制备具有均匀分布多角度纳米柱的微纳两级结构的方法。

背景技术

微纳两级结构表面在亲疏水性、摩擦减阻、抗反射、增透减反等方面有着独特优异性能，因此对微纳两级结构的制造有着巨大的需求。微纳两级结构制造面临着手段缺乏，工艺稳定性差，加工效率低等瓶颈。目前，利用自组装纳米球为掩膜复合刻蚀技术只能在平面上制备纳米孔/纳米柱等单级结构。大批量高效率制备两级结构的技术还停留在微结构表面涂覆纳米材料技术、微结构模板自组装法。前者是在现有微米结构表面涂覆纳米材料形成微纳两级结构。后者利用微结构为模板引导分散液中的纳米小球在微结构内部自组装而排列，再经过干燥固定后形成微纳两级结构的技术，实现了以纳米小球为纳米结构的微纳两级结构。

在微结构表面涂覆纳米材料复合技术制备微纳两级结构中，纳米柱结构存在于纳米薄膜材料上且无法按照固定的方位角排列，很难实现具有特种角度分布、多角度纳米结构在微结构表面涂覆。纳米结构材料与微米结构材料不一致，因此无法制备具有相同材料的微纳两级结构。其次两级结构之间的连接依赖于薄膜材料在微米结构表面的粘附力，这种结合方式不具有永久牢固性，会随着极端环境下纳米薄膜的失效而脱落。

微结构模板自组装法由于是纳米小球自组装形成的纳米结构，因此无法满足微米结构表面纳米柱的加工要求，同样无法在微结构表面形成特定角度排列的纳米柱阵列。并且自组装形成的纳米小球与微结构之间的结合强度差，在超声振动、湿润环境等下纳米小球极易脱落，形成的微纳两级结构不稳定。

因此，亟待开发一种新的制备具有均匀分布多角度纳米柱的微纳两级结构的方法，以解决现有技术所存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备具有均匀分布多角度纳米柱的微纳两级结构的方法，以解决现有技术所存在的上述问题，能保证在微米级结构表面制备具有多角度的纳米柱，且能保证均具有很好的均一性，由于该两级结构在同一材料上，两级结构具有较好的强度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种制备具有均匀分布多角度纳米柱的微纳两级结构的方法，包括以下步骤：

步骤一、微沟槽模板制造，在工件表面加工出微沟槽阵列；

步骤二、微沟槽模板引导SiO₂纳米球自组装，首先配置SiO₂纳米球分散液，然后将配置完成的SiO₂纳米球分散液滴入蒸馏水中，使SiO₂纳米球在气液界面形成自组装单层膜；将微沟槽模板上的微沟槽浸没于蒸馏水中，待SiO₂纳米球颗粒紧密均匀连接在气液界面后，将SiO₂纳米球分散液中的酒精汲取干，SiO₂纳米球在微沟槽的导向作用下均匀紧密地自发地在微沟槽表面排布一层；

步骤三、将自组装有SiO₂纳米球的微沟槽模板取出烘干；