润滑科技信息平台

专利摘要

本发明公开了用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法及应用，该方法的加工步骤为：首先采用微纳刻划设备对单晶硅样品进行刻划，再置入硅烷和乙醇的混合溶液中，使硅烷分子充分吸附在刻划区域；然后采用刻蚀溶液对单晶硅样品进行选择性刻蚀，刻蚀出具有微米级高度和厘米级长度的硅凸结构；再采用微纳刻划设备刻划具有硅凸结构的单晶硅表面，然后再次选择性刻蚀，从而形成具有纳米级高度的凸结构，完成混合尺度纳凸模具结构加工。本发明利用两次扫描探针技术实现了单晶硅表面具有混合尺度特征的凸模具集成加工，加工流程简单、成本低，可以提高纳流体芯片的生产效率。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202211029524.4
申请日期:
2022-08-26
专利申请人:
西南交通大学
分类号:
B81C1/00 ; B82Y40/00
发明/设计人:
余丙军，吴磊，陈婷婷，崔立聪，钱林茂
权利要求: 1.用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法，其特征在于，加工步骤如下：S1、采用微纳刻划设备一在洁净的单晶硅样品表面按预定轨迹进行第一次刻划加工，暴露出刻划区域的单晶硅衬底；S2、将步骤S1中第一次刻划后的单晶硅样品置入混合溶液中浸泡，使硅烷分子充分吸附在刻划区域，用于提升刻划区域的抵抗刻蚀的能力；所述混合溶液为硅烷和乙醇混合，或硅氧烷和乙醇混合；所述浸泡时间为1-3h；S3、采用刻蚀溶液对步骤S2所处理的单晶硅样品进行选择性刻蚀，从而刻蚀出具有微米级高度和厘米级长度的硅凸结构；S4、采用微纳刻划设备二对步骤S3中具有硅凸结构的单晶硅表面进行第二次刻划，在单晶硅表面形成纳米级划痕；S5、将步骤S4所得的单晶硅样品再次浸入刻蚀溶液中进行选择性刻蚀，形成具有纳米级高度的凸结构，得到混合尺度凸模具结构。2.如权利要求1所述的用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述微纳刻划设备一刻划时所用的接触压力为11-20 GPa。3.如权利要求1所述的用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述硅烷或硅氧烷采用：1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷或聚二甲基硅氧烷。4.如权利要求1所述的用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法，其特征在于：步骤S3中的刻蚀溶液采用质量浓度为20%的氢氧化钾溶液或质量浓度为25%的四甲基氢氧化铵溶液；步骤S5中的刻蚀溶液采用质量浓度为20%的氢氧化钾溶液。5.如权利要求1所述的用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述微纳刻划设备二刻划时所用的接触压力为11-13 GPa，速度为1-100 μm/s。6.如权利要求1所述的用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法，其特征在于：所述微纳刻划设备一的刻划区域半径大于微纳刻划设备二；所述微纳刻划设备一采用区域半径为微米级的金刚石探针一；所述微纳刻划设备二采用区域半径为20-50 nm的金刚石探针二。7.如权利要求1所述的用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法，其特征在于：所述微纳刻划设备一的刻划区域半径大于微纳刻划设备二；所述微纳刻划设备一、微纳刻划设备二均采用原子力显微镜，均用于刻划形成纳米级划痕。8.如权利要求1所述的用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中刻蚀时间为25-35 min，刻蚀溶液的温度为40-50℃。9.如权利要求1所述的用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的制备方法，其特征在于：所述S5步骤中刻蚀时间为2-4 min，刻蚀溶液的温度为22-28℃。10.采用权利要求1制备的用于混合尺度纳流体芯片的凸模具的应用，其特征在于：利用纳米转印技术，将步骤S5所得混合尺度凸模具结构，转印到聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯的表面，用于制造混合尺度纳流体芯片。