[发明专利]一种利用飞秒激光加工技术制备的柔性超滑SERS衬底、加工方法及应用

权利要求书

1.利用飞秒激光加工制备的柔性超滑SERS衬底，其特征在于，包括柔性衬底，所述柔性衬底上通过飞秒激光加工有周期性光栅(1)，所述周期性光栅(1)为衬底表面一系列周期性排布的沟渠结构，沟渠纵向决定检测时液滴的滑动方向；所述周期性光栅(1)表面形成有纳米孔(2)，所述周期性光栅(1)外表面和纳米孔(2)内表面沉积有金属纳米粒子(3)，形成周期性光栅(1)-纳米孔(2)-金属纳米粒子(3)的多级微纳结构，多级微纳结构表面灌注有润滑油(4)；

所述柔性衬底为PTFE聚合物柔性衬底；所述金属纳米粒子(3)为金、银、铜、铂或钯贵金属纳米粒子；所述润滑油(4)为3M氟化润滑油、杜邦润滑油或硅油润滑油。

2.如权利要求1所述的利用飞秒激光加工制备的柔性超滑SERS衬底，其特征在于，所述周期性光栅(1)的沟渠宽度和间距均为5μm-100μm；所述纳米孔(2)的直径为200nm-2μm；所述金属纳米粒子(3)覆盖的厚度为5-40nm、金属纳米粒子的粒径大小为10-50nm；所述润滑油(4)灌注的厚度为2μm-10μm。

3.如权利要求1所述的利用飞秒激光加工制备的柔性超滑SERS衬底的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)利用飞秒激光在PTFE表面制备微纳结构；

对PTFE薄膜进行剪裁，然后将剪裁好的薄膜固定在平滑的基板上，同时确保薄膜表面平整，将基板固定在激光加工系统的光学平台上，调节飞秒激光光源和平台的相对位置，使得飞秒激光聚焦在薄膜的表面；打开激光控制程序，输入设定的加工参数以及预加工图案，然后进行飞秒激光加工，得到飞秒激光诱导的周期性光栅-纳米孔多级结构的L-PTFE薄膜衬底；

(2)在L-PTFE周期性光栅-纳米孔多级结构表面沉积金属纳米粒子，制备SERS衬底；

对L-PTFE薄膜衬底进行剪裁，然后固定在蒸镀装置内部；将金属靶材料放置在蒸镀装置的钼舟内；蒸镀装置抽真空，通电流，在L-PTFE薄膜周期性光栅-纳米孔多级结构表面蒸镀金属纳米粒子，得到周期性光栅-纳米孔-金属纳米粒子组成的多级微纳结构，即具有显著信号增强作用的SERS衬底；

(3)在SERS衬底表面灌注润滑油，制备超滑表面；

将周期性光栅-纳米孔-金属纳米粒子组成的多级微纳结构SERS衬底固定于一倾斜表面，使用胶头滴管吸取润滑油，将润滑油均匀滴涂在周期性光栅-纳米孔-金属纳米粒子组成的多级微纳结构衬底表面，待多余的润滑油流没，得到周期性光栅-纳米孔-金属纳米粒子-润滑油组成的具有超滑表面特点的SERS衬底。

4.如权利要求3所述的利用飞秒激光加工制备的柔性超滑SERS衬底的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加工的具体步骤为：

将所购的厚度约为50-200μm的PTFE薄膜分别用乙醇和去离子水清洗，晾干后使用剪刀或者其他裁剪工具裁剪出15mm*15mm-50mm*50mm大小的长方形；使用固定工具将PTFE固定于50mm*50mm*1mm的基板上，所设定的加工区域面积为10mm*10mm-40mm*40mm，固定工具包括但不限于双面胶等，基板包括但不限于载玻片等；调节飞秒激光系统中的显微镜焦距，使得飞秒激光聚焦在薄膜的表面；打开电脑端的激光控制程序，调节激光功率、脉冲宽度、重频等相关参数，输入预加工的长方形图案，面积为10mm*10mm-40mm*40mm，调节起始加工位置，确保所加工区域位于PTFE薄膜上；加工后，即得到面积大小为10mm*10mm-40mm*40mm、周期性光栅宽度和间距均为5μm-100μm、纳米孔的直径为200nm-2μm的飞秒激光诱导的周期性光栅-纳米孔多级结构L-PTFE薄膜衬底。

5.如权利要求3所述的利用飞秒激光加工制备的柔性超滑SERS衬底的制备方法，其特征在于，在电脑端的激光控制程序中，使用的飞秒激光波长为1030nm、激光功率约为1500-9000mW、脉冲宽度为290fs-1ps、重频为10-200kHZ，使得PTFE薄膜表面形成周期性光栅-纳米孔多级结构。