[发明专利]一种润湿梯度结构激光表面微纳加工装置及加工工艺

权利要求书

1.一种润湿梯度结构激光表面微纳加工装置，其特征在于，包括反应容器(14)、PDMS溶液输送系统、超亲水试剂输送系统和激光加工系统；

所述反应容器(14)内安装加热系统(11)，用于加热反应容器(14)，所述反应容器(14)内安装温度传感器(13)；所述反应容器(14)底部分别设有第一搅拌系统(23)和干燥系统(22)；所述反应容器(14)内设有夹具，用于装夹基板(17)或PDMS膜；所述夹具位于第一搅拌系统(23)上方；所述反应容器(14)上设有第一进水口(21)、第二进水口(19)和出水口(24)，所述第一进水口(21)与超亲水试剂输送系统连通，所述第二进水口(19)与PDMS溶液输送系统连通，所述第二进水口(19)上安装旋转喷头(18)，用于对基板旋涂PDMS溶液；所述出水口(24)与排污系统连通；所述激光加工系统用于激光刻蚀基板(17)，所述激光加工系统用于将PDMS膜的一个表面亲水性转变为疏水性。

2.根据权利要求1所述的润湿梯度结构激光表面微纳加工装置，其特征在于，所述反应容器(14)内的第一搅拌系统(23)上方设有隔层，所述隔层表面开设有若干个通孔；所述基板(17)或PDMS膜可通过夹具放置在隔层上。

3.根据权利要求1所述的润湿梯度结构激光表面微纳加工装置，其特征在于，所述反应容器(14)内设有机械手(12)，用于剥离基板(17)上的PDMS膜。

4.根据权利要求1所述的润湿梯度结构激光表面微纳加工装置，其特征在于，所述PDMS溶液输送系统包括第三容器(7)、第三电泵(10)和第二搅拌系统(15)；所述第三容器(7)内设有第二搅拌系统(15)，用于制备PDMS溶液，所述第三容器(7)出口通过第三电泵(10)与旋转喷头(18)连通。

5.一种根据权利要求1所述的润湿梯度结构激光表面微纳加工装置的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

对基板(17)的表面进行激光刻蚀；

将PDMS溶液旋涂在基板(17)的表面，对基板(17)加热处理；

基板(17)冷却后获得PDMS膜；

将PDMS膜浸没在超亲水试剂中，对PDMS膜进行修饰，得到双面超亲水性的PDMS膜；

通过激光加工双面超亲水性的PDMS膜的任意一面，使双面超亲水性的PDMS膜的任意一面改性为疏水性，得到上下表面呈不同亲疏水状态的PDMS膜。

6.根据权利要求5所述的润湿梯度结构激光表面微纳加工装置的加工工艺，其特征在于，将预处理后的基板(17)固定在激光加工平台上，采用皮激光加工系统对基板(17)表面进行扫描刻蚀，得到方形网格状微纳复合结构模板；刻蚀后的基板(17)通过夹具放置在隔层上，对刻蚀后的基板(17)进行清洗和干燥。

7.根据权利要求5所述的润湿梯度结构激光表面微纳加工装置的加工工艺，其特征在于，通过加热系统(11)加热反应容器(14)内的温度，旋涂PDMS溶液的基板(17)在100℃下加热不少于2h。

8.根据权利要求5所述的润湿梯度结构激光表面微纳加工装置的加工工艺，其特征在于，双面超亲水性的PDMS膜将需要加工的面定义为上表面，则另一面为下表面；激光以网格扫描在上表面扫除亲水剂，光斑焦点放置在膜上表面的下方，使上表面呈疏水性。

9.根据权利要求5所述的润湿梯度结构激光表面微纳加工装置的加工工艺，其特征在于，所述旋转喷头(18)附近安装图像传感器用于获取旋涂表面的图片，所述图像传感器将图片信号传输给计算机控制系统，通过调节旋转喷头(18)上的温度控制装置控制旋转喷头(18)内的PDMS溶液的温度，用于控制PDMS溶液固化的速度。