光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件及制備方法

專利名稱：光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件及制備方法
技術領域：
本發明涉及液體圖案化浸潤的控制及應用(如液體復印)技術領域，特別涉及光 電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件及制備方法和應用。
背景技術：
浸潤性是固體表面的一個十分重要的性質，對固體表面的浸潤性控制，特別是研 究外部刺激對固體表面的宏觀和微觀浸潤性的智能控制具有重要的科學意義，在智能納米 開關器件、可控微流體器件和信息存儲器件的制造、智能液體傳輸和微量液體測試方面具 有廣泛的應用前景。最近，固體表面浸潤性對外界刺激的響應性研究在光響應、電響應、熱 響應、PH響應和溶劑響應等方面，得到了研究人員的廣泛關注。但是單一刺激的浸潤性響應 往往存在響應速度慢，控制靈活性差的缺點，在刺激響應的浸潤性領域的應用受到了限制。為了實現更為有效的浸潤性控制，多重刺激的協同控制響應界面，尤其是光電協 同控制響應界面，表現出了很大優勢。研究人員通過結合電浸潤可以原位控制液滴浸潤性， 響應時間快，能量消耗低和光浸潤靈活控制、結構多變的優點提出了光電浸潤的機理(詳 見參考文獻[1] :P. Y. Chiou, H. Moon, H. Toshiyoshi, C. J. Kim, Μ. C. Wu, Sens. Actuators, A2003,104,222-228.)，并制成了相應的光電浸潤器件，如圖Ia為這種光電浸潤器件的結 構示意圖。該器件由上參考電極5，基底芯片，導電液體4，相應的控制電路7和光路8組成。 該器件的基底芯片由透明導電控制電極1，光導層2和疏水絕緣層3構成；該透明導電控制 電極1與上參考電極5通過控制電路7進行電連接，該上參考電極5與導電液體4進行電 連接，該透明導電控制電極1通過控制電路7上的開關6施加電壓；所述光路8從透明導電 控制電極1的一側向導電液體4的方向施加。構成基底芯片中的透明導電控制電極1、光 導層2和疏水絕緣層3表面是平整的。該光電浸潤器件是利用在透明導電控制電極1與上 參考電極5上施加低于電浸潤域值電壓的電壓，然后通過光路8對透明導電控制電極1的 一側施加光照，由于光導作用降低電浸潤域值電壓引起了電浸潤的發生，獲得了導電液體4 在固體表面30°的接觸角變化。這種光電協同作用的器件實現了更為有效的固體表面浸 潤性控制。他們利用此器件在平滑固體表面實現了液滴的運動、分離和合并(如參考文獻 [2] =US 6，958，132B》。但是，在這種各向同性浸潤的平滑固體表面，液體的鋪展現象不能 得到有效地控制，也得不到清晰可控的液體浸潤圖案。因此，對液體浸潤鋪展和液體定位浸 潤的控制具有很大的挑戰。2009年Advanced Materials雜志報導了采用納米棒陣列結構 的光導材料實現了液體圖案化浸潤的控制(如圖Ib所示)，即在上面圖Ia裝置中構造具 有各向異性浸潤特性結構的納米棒陣列復合光導層2，實現了液體的圖案化浸潤(見參考 ^lK [3] :D. L Tian, Q. W. Chen, F. -Q. Nie, J. J. Xu, Y. L Song, L Jiang, Adv. Mater. 2009, 21,3744-3749 ；參考文獻W] =CN 101776860A)。但是納米棒陣列不僅在垂直基底方向，而 且在水平方向也會浸潤，不易控制，也不穩定。納米棒薄膜機械強度很差，不能夠實現多次 轉印，因此很難得到應用。

發明內容
本發明的目的在于提出了一種基于納米孔陣列的光電協同誘導各向異性浸潤的 液體圖案化器件。本發明的再一目的是提供基于納米孔陣列的光電協同誘導各向異性浸潤的液體 圖案化器件的應用。本發明的還一目的是提供光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片的制 備方法。本發明提供的基于納米孔陣列的光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件， 在構成具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片的透明導電控制電極的表面 制備垂直表面的超疏水復合納米孔陣列，實現了光電協同的液體圖案化浸潤。所述的液體 圖案化器件極為有效地阻止了在浸潤過程中導電液體擴散，為推動光電協同液體復印技術 的開發和應用創造了條件。同時，本發明的液體圖案化器件也為發展和應用新型精確可控 液體微納器件提供理論指導和技術支持。本發明的光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件包括上參考電極、具有光 電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片，相應的控制電路和光路。所述的上參考電極位于具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片上 方；所述的具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片由透明導電控制電 極、半導體納米陣列結構光導層和疏水絕緣層構成；所述的半導體納米陣列結構光導層是在透明導電控制電極表面并且與表面垂直 的具有光電協同誘導各向異性浸潤特性的納米孔陣列結構，在納米孔上修飾有疏水絕緣 層；所述的透明導電控制電極與上參考電極的一端通過帶有開關的控制電路進行電 連接，上參考電極的另一端與導電液體4進行電連接；所述的光路從構成具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片的透明 導電控制電極的一側入射。所述的納米孔陣列結構中的納米孔的深度在2 μ m到80 μ m之間，納米孔的直徑在 20nm到1 μ m之間；納米孔與納米孔之間的壁厚度在20nm到2 μ m之間。所述的納米孔陣列結構中的納米孔的優選深度在20 μ m到60 μ m之間，納米孔的 直徑在200nm到600nm之間；納米孔與納米孔之間的壁厚度在200nm到1 μ m之間。所述的納米孔材料是涂在多孔氧化鋁表面的無機材料和有機材料的復合體。所述的無機材料選自氧化鈦材料、氧化鋅材料或二氧化錫材料等中的一種。所述的有機材料是酞菁類染料或釕染料等。所述的酞菁類染料選自酞菁氧鈦酞菁銅或酞菁釩氧等中的一種。所述的釕染料選自二異硫氰酸根二 0，2'-聯嘧啶基_4，4' - 二羧酸)合釕或 二異硫氰酸根二0，2'-聯吡啶基_4，4' - 二羧酸叔丁酯)合釕等。所述的透明導電控制電極是導電層為銦錫氧化物andium Tin Oxides即ΙΤ0)的 導電玻璃或導電層為氟錫氧化物(Fluorine-doped tin oxide即FT0)的導電玻璃等。
所述的疏水絕緣層材料是氟硅烷(CF3 (CF2) ,CH2CH2Si (OCH3) 3 (FAS))材料或含氟聚 合物等。
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所述的含氟聚合物是聚四氟乙烯等。本發明的光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件的應用在利用本發明的 光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件進行導電液體圖案化時(如液體復印)，對 置于上參考電極與具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片之間的導電液體 施加的域值電壓大小和光照強度，是從導電液體滿足光電協同浸潤機理的電壓大小和光照 強度工作區域中選擇電壓大小和光照強度。所述的滿足光電協同浸潤機理的電壓大小和光 照強度工作區域，由在光照和非光照條件下的導電液體電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線值 得出。在非光照條件下導電液體電浸潤域值電壓為80 140V，在施加波長為200 900nm 的光照條件下導電液體電浸潤域值電壓為40 140V，即導電液體滿足光電協同浸潤的域 值電壓為40V 140V，光照波長為200 900nm。當透明導電控制電極層通過控制電路的開關施加具有光電協同誘導各向異性浸 潤特性結構的基底芯片光電協同浸潤的域值電壓40V 140V時，導電液體穩定處于半導體 納米陣列結構光導層表面，并且導電液體容易從半導體納米陣列結構光導層表面去除(無 法工作)；在施加具有各向異性浸潤特性結構的基底芯片光電協同浸潤的域值電壓40V 140V的同時施加光強為100 400mW/cm2、光照波長為200 900nm的圖案化光照，光路從 透明導電控制電極層的一側向導電液體的方向施加并照射，當光照射到表面修飾有疏水絕 緣層的半導體納米陣列結構光導層和導電液體界面時，導電液體僅在光照區域滲入所述半 導體納米陣列結構光導層表面結構中，并且光照區域滲入的導電液體不容易從半導體納米 陣列結構光導層表面去除(光電協同工作)。當透明導電控制電極層通過控制電路的開關施加等于具有光電協同誘導各向異 性浸潤特性結構的基底芯片電浸潤域值電壓100V 140V時，在不施加光照的情況下，導電 液體也能在透明導電控制電極區域滲入到所述半導體納米陣列結構光導層表面結構中，而 不能滿足光電協同工作。所述的光照可以是圖案化的光，圖案化的光可以通過光掩膜方法獲得。所述的導電液體材料是本領域常用的導電液體材料，如0. 005mol/L 1_羥 基-2-(H3COCHN-Pr-N = N) -8-乙酰氨基_3，6_萘二磺酸鈉水溶液，0. lmol/L的KCl水溶 液，0. lmol/L的NaClO4水溶液，0. 01mol/L的!^eSO4水溶液，0. 005mol/L的酞菁磺酸鈉水溶 液等中的任意一種。本發明的具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片是由以下方法制 備得到的(1)將透明導電控制電極清洗干凈，干燥；(2)制備復合納米孔陣列結構透明導電控制電極；所述的復合納米孔陣列結構透明導電控制電極為氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣 列結構透明導電控制電極、或氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極、或 氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極，所述的氧化鈦/氧化鋁復合納米 孔陣列結構透明導電控制電極的制備方法為在步驟(1)清洗干凈的透明導電控制電極上 緊貼導電面放置多孔型氧化鋁模板(孔徑為60nm 11 μ m)，然后將包括多孔型氧化鋁模板 的透明導電控制電極浸入到0. 1 lmol/L的氧化鈦溶膠(鈦酸四丁酯乙酰丙酮去離 子水的摩爾比為1 1 1，溶劑為乙醇)密閉容器中并施加負壓1 對小時，取出后在室溫下靜置2 10小時，然后在450 550°C退火，冷卻至室溫后，得到了氧化鈦/氧化鋁復 合納米孔陣列結構透明導電控制電極。所述的氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極的制備方法為 在步驟(1)清洗干凈的透明導電控制電極上緊貼導電面放置多孔型氧化鋁模板(孔徑為 60nm 11 μ m)，然后將包括多孔型氧化鋁模板的透明導電控制電極浸入到0. 1 lmol/L 的氧化鋅溶膠(醋酸鋅與一乙醇胺的摩爾比為1 1，溶劑為乙二醇甲醚)密閉容器中并施 加負壓1 M小時，取出后在室溫下靜置2 10小時，然后在350 450°C退火，冷卻至室 溫后，得到了氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極。所述的氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極的制備方法為 在步驟(1)清洗干凈的透明導電控制電極上緊貼導電面放置多孔型氧化鋁模板(孔徑為 60nm 11 μ m)，然后將包括多孔型氧化鋁模板的透明導電控制電極浸入到0. 1 lmol/L 的二氧化錫溶膠(四氯化錫，溶劑為乙醇)密閉容器中并施加負壓1 對小時，取出后在 100°C烘干，然后在500 550°C退火，冷卻至室溫后，得到了氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣 列結構透明導電控制電極。(3)將步驟(2)得到的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構、氧化鋅/氧化鋁復合 納米孔陣列結構或二氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構的透明導電控制電極置于裝有 有機材料的真空度為10_5 10_3 1 的鍍膜儀中，蒸鍍有機材料到氧化鈦/氧化鋁復合納米 孔陣列結構、氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構或二氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結 構上，蒸鍍速率為0. 01 lnm/s ；或將步驟(2)得到的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構、氧化鋅/氧化鋁復合納 米孔陣列結構或二氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構的透明導電控制電極浸泡在10_5 10_3 mol/L的有機材料溶液中敏化3 M小時，取出，用乙醇沖洗干凈，干燥；得到有機材 料敏化的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構、氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構或二 氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構；(4)將步驟(3)得到的鍍有有機材料的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構、氧化 鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構或二氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構的透明導電控制 電極浸泡在濃度為0.1 IOwt %的疏水絕緣層材料的乙醇溶液中1 10小時，取出，烘干， 得到具有光電協同誘導各向異性浸潤特性的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構、氧化鋅 /氧化鋁復合納米孔陣列結構或二氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構，同時得到具有光 電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片；或將步驟( 得到的有機材料敏化的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構、氧化鋅 /氧化鋁復合納米孔陣列結構或二氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構的通過磁控濺射的 方法濺射疏水絕緣層材料到有機材料敏化的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構、氧化鋅 /氧化鋁復合納米孔陣列結構或二氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構上，得到具有光電 協同誘導各向異性浸潤特性的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構、氧化鋅/氧化鋁復合 納米孔陣列結構或二氧化錫/氧化鋁復合納米孔陣列結構的，同時得到具有光電協同誘導 各向異性浸潤特性結構的基底芯片。上述方法制得的各種納米孔陣列結構中的納米孔的深度在2 μ m到80 μ m之間，納 米孔的直徑在20nm到1 μ m之間；納米孔與納米孔之間的壁厚度在20nm到2 μ m之間。
步驟(1)所述的清洗是分別通過清潔劑，去離子水，乙醇，丙酮和去離子水進行超 聲洗滌；所述的干燥可在80 150°C烘烤1 10小時。步驟⑵所述的施加負壓是抽真空至5 150Pa。步驟(4)所述的烘干是在80°C烘干1 5小時。所述的有機材料是酞菁類染料或釕染料等。所述的酞菁類染料選自酞菁氧鈦，酞菁銅，酞菁釩氧等中的一種。所述的釕染料選自二異硫氰酸根二 0，2'-聯嘧啶基_4，4' - 二羧酸)合釕或 二異硫氰酸根二0，2'-聯吡啶基_4，4' - 二羧酸叔丁酯)合釕等。所述的透明導電控制電極是導電層為銦錫氧化物andium Tin Oxides即ΙΤ0)的 導電玻璃或導電層為氟錫氧化物(Fluorine-doped tin oxide即FT0)的導電玻璃等。所述的疏水絕緣層材料是氟硅烷(CF3 (CF2) ,CH2CH2Si (OCH3) 3 (FAS))材料或含氟聚 合物等。所述的含氟聚合物是聚四氟乙烯等。本發明的優點在于(1)本發明提供一種具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片，這種 基底芯片具有光電協同誘導各向異性浸潤的性質，由此實現了通過光的圖案化精確可控的 液體圖案化浸潤，如液體復印。(2)應用本發明提供的器件進行液體復印，導電液體只能在垂直基底方向浸潤，不 會發生水平方向浸潤容易控制各向異性浸潤行為。(3)本發明中采用陽極氧化鋁納米孔陣列作為基底芯片中的多孔模板，可以大面 積制備，而且機械強度較氧化鋅納米棒陣列要好，能夠實現多次轉印，在液體復印中具有非 常好的應用前景，很有希望做成圓滾印刷器件從而應用到液體印刷中。


圖Ia為現有技術中的光電浸潤器件在各向同性平滑固體表面發生光電浸潤示意 圖；圖Ib為現有技術中的光電浸潤器件在各向異性納米棒陣列結構固體表面發生光 電浸潤示意圖；圖加為外加電壓低于導電液體電浸潤域值電壓90V時導電液體在基底芯片表面 的浸潤狀態；圖2b為低于導電液體電浸潤域值電壓90V并施加圖案化的“▲”光照時導電液體 在基底芯片表面的圖案化浸潤狀態；圖2c為撤去電壓和光照并去除基底芯片表面多余導電液體時，圖案化導電液體 圖案“▲”保留到基底芯片表面的狀態；圖2d為圖案化的導電液體從超疏水的基底芯片表面轉移到親水的打印紙上，復 印圖案“▲”成功獲得；圖3a為本發明所得的基底芯片側面截面形貌的結構示意圖；圖北為本發明所得的透明導電控制電極表面多孔氧化鋁內填充有無機材料并鍍 有有機材料并經疏水絕緣層修飾的納米孔陣列的表面形貌掃描電子顯微鏡照片；
圖4為本發明光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件的電浸潤在光照(a 曲線)及非光照條件(b曲線)下，接觸角隨外加電壓的變化曲線。圖中1.透明導電控制電極；2.光導層；3.疏水絕緣層；4.導電液體；5.上參考電極； 6.開關；7.控制電路；8.光路；21.多孔型氧化鋁模板；22.無機材料層；23.有機材料層。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明作進一步的說明。實施例1請參見圖加，本發明的光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件包括上 參考電極5，具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片，導電液體，相應的控制 電路7和光路8。所述的上參考電極5位于具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基 底芯片上方；所述的具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片由透明導電控制 電極1、半導體納米陣列結構光導層2和疏水絕緣層3構成；所述的半導體納米陣列結構光 導層2設置在透明導電控制電極1表面，具有納米孔陣列結構，所述的納米孔陣列結構與透 明導電控制電極1的表面垂直，并且具有光電協同誘導各向異性浸潤特性；所述的透明導 電控制電極1與上參考電極5的一端通過帶有開關6的控制電路7進行電連接，上參考電 極5的另一端與導電液體4進行電連接；所述的光路8從透明導電控制電極1的一側入射。所述的納米孔陣列結構的光電協同誘導各向異性浸潤特性，是由于圖案化光照產 生的光電導特性引起的，導電液體4只在光照區域沿平行于納米孔的方向滲入納米孔陣列 結構中，而導電液體4不能從光照區域沿垂直于納米孔方向向非光照區域擴散到納米孔陣 列結構中。納米孔陣列結構通過在多孔氧化鋁表面涂覆無機材料和有機材料制備而成，所述 的無機材料和有機材料依次涂覆在多孔氧化鋁表面，其中，形成納米孔的無機材料的厚度 與其表面上的有機材料的厚度比例為20 1到5 1之間；在納米孔上修飾有疏水絕緣層 3。所述的納米孔陣列結構中的納米孔的深度在2 μ m到80 μ m之間，納米孔的直徑在20nm 到1 μ m之間；納米孔與納米孔之間的壁厚度在20nm到2 μ m之間。所述的納米孔陣列結構 中的納米孔的優選條件是深度在20 μ m到60 μ m之間，納米孔的直徑在200nm到600nm之 間和350nm到500nm之間；納米孔與納米孔之間的壁厚度在200nm到1 μ m之間和200nm到 500nm之間。所述的無機材料選取氧化鈦，有機材料選取酞菁銅，疏水絕緣層材料選為FAS 的乙醇溶液。通過本發明提供的方法制備滿足如下條件的基底芯片基底芯片中的氧化鈦/氧 化鋁復合納米孔的深度為80 μ m，氧化鈦/氧化鋁復合納米孔的直徑為1 μ m，納米孔與納米 孔之間的壁厚度為20nm ；其中形成納米孔的無機材料氧化鈦與其表面上的有機材料酞菁 銅的厚度比例為5 1，具體制備步驟如下
(1)選取ITO導電玻璃作為透明導電控制電極1，將透明導電控制電極1分別通過 清潔劑、去離子水、乙醇、丙酮和去離子水進行超聲洗滌，然后在150°C烘烤1小時； (2)在步驟⑴清洗干凈的透明導電控制電極1上緊貼導電面放置孔徑為Ilym 的多孔型氧化鋁模板，然后將包括多孔型氧化鋁模板的透明導電控制電極1浸入到含有 0. lmol/L的氧化鈦溶膠(鈦酸四丁酯乙酰丙酮去離子水的摩爾比為1 1 1，溶劑 為乙醇)的密閉容器中并抽真空至5 施加負壓1小時，取出后在室溫下靜置2小時，然 后在450°C退火，冷卻至室溫后，得到氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電 極，此時的透明導電控制電極1上表面具有二層結構，分別為多孔氧化鋁模板21和無機材 料層22。(3)將步驟⑵得到的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極置 于裝有有機材料酞菁銅的真空度為10-5 的鍍膜儀中，蒸鍍有機材料酞菁銅到無機材料層 22上，蒸鍍速率為lnm/s ；在無機材料層22上表面制備得到有機材料層23。此時在透明導 電控制電極1的上表面具有三層結構，分別為多孔氧化鋁模板21、無機材料層22和有機材 料層23，所述的多孔氧化鋁模板21、無機材料層22和有機材料層23組成半導體納米陣列 結構光導層2。的(4)將步驟(3)得到的具有半導體納米陣列結構光導層2的透明導電控 制電極浸泡在濃度為0. 的FAS的乙醇溶液中10小時，取出，烘干；得到具有光電協同 誘導各向異性浸潤特性的氧化鈦納米孔陣列結構，同時得到具有光電協同誘導各向異性浸 潤特性結構的基底芯片，其側面截面形貌示意圖及所制得的基底芯片表面形貌掃描電子顯 微鏡照片分別如圖3a、!3b所示。利用具有上述半導體納米陣列結構光導層2結構的光電協同誘導各向異性浸潤 的液體圖案化器件進行KCl液體復印，步驟如下首先，選擇合適的電壓和光強。選取0. lmol/L的KCl水溶液為導電液體4，疏水絕 緣層3材料為FAS，將導電液體4滴加到疏水絕緣層3表面上，如圖加所示。在非光照條件 下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線值，如圖4中曲線b，非光照條件下導電 液體4電浸潤域值電壓為90V ；再繼續施加波長為200 900nm、光強為400mW/cm2的光照 條件下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線值，如圖4中曲線a，光照條件下導 電液體4電浸潤域值電壓為40V ；即導電液體4光電協同浸潤的工作電壓為40V 90V，如 圖4所示，圖4中，I區為在光照下導電液體4電浸潤不能發生的區域；II區為在光照下導 電液體電浸潤能發生的區域，即導電液體光電協同浸潤區域；III區為在非光照下導電液 體電浸潤能發生的區域。然后通過控制電路7的開關6，在透明導電控制電極1上施加域值電壓為90V，同 時施加光強為400mW/cm2、波長為200 900nm的“▲”圖案化光照，光路8從透明導電控制 電極1的一側向導電液體4的方向施加并照射，當光照射到疏水絕緣層3和導電液體4界 面時，導電液體4僅在光照區域滲入所述半導體納米陣列結構光導層2表面結構中(圖2b 所示)，關掉光和電壓后，當移去表面多余的導電液體4，圖案化的導電液體4的浸潤區域圖 案“▲”將被保留到基底芯片表面(圖2c所示)。最后，通過直接接觸的方式，圖案化的導電液體4的浸潤區域圖案“▲”被很容易 地從超疏水的疏水絕緣層3表面轉移到親水的打印紙9上，這樣就成功獲得了復印圖案 “▲”(圖2d所示)。
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實施例2光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件的結構同實施例1。制備基底芯片中的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔的深度為2 μ m，氧化鈦/氧化鋁復 合納米孔的直徑為20nm，納米孔之間的壁厚度為2μπι;其中形成納米孔的氧化鈦與其表面 上的酞菁銅的厚度比例為10 1。(1)選取ITO導電玻璃作為透明導電控制電極1材料，將透明導電控制電極1依次 通過清潔劑，去離子水，乙醇，丙酮和去離子水進行超聲洗滌，然后在150°C烘烤1小時；(2)在步驟(1)清洗干凈的透明導電控制電極1上緊貼導電面放置孔徑為60nm的 多孔型氧化鋁模板，然后將包括多孔型氧化鋁模板的透明導電控制電極浸入到lmol/L的 氧化鈦溶膠(鈦酸四丁酯乙酰丙酮去離子水的摩爾比為1 1 1，溶劑為乙醇)的密 閉容器中并抽真空至150 施加負壓M小時，取出后在室溫下靜置10小時，然后在550°C 退火，冷卻至室溫后，得到氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極，此時的 透明導電控制電極1上表面具有二層結構，分別為多孔氧化鋁模板21和無機材料層22。(3)將步驟⑵得到的氧化鈦/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極置 于裝有有機材料酞菁銅的真空度為10-3 的鍍膜儀中，蒸鍍有機材料酞菁銅到無機材料層 22的表面，蒸鍍速率為0. 01nm/s ；在無機材料層22上表面制備得到有機材料層23。此時 在透明導電控制電極1的上表面具有三層結構，分別為多孔氧化鋁模板21、無機材料層22 和有機材料層23，所述的多孔氧化鋁模板21、無機材料層22和有機材料層23組成半導體 納米陣列結構光導層2。(4)將步驟(3)得到的具有半導體納米陣列結構光導層2的透明導電控制電極浸 泡在濃度為IOwt^WFAS的乙醇溶液中1小時，取出，烘干；得到具有光電協同誘導各向異 性浸潤特性的氧化鈦納米孔陣列結構，同時得到具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構 的基底芯片，所述的基底芯片包括透明導電控制電極1、半導體納米陣列結構光導層2和疏 水絕緣層3，所述的半導體納米陣列結構光導層2包括多孔氧化鋁模板21、無機材料層22 和有機材料層23。利用具有上述結構的光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件，進行酞 菁磺酸鈉液體復印，具體步驟如下首先，選擇合適的電壓和光強。選取0. 005mol/L的酞菁磺酸鈉水溶液作為導電液 體4，將導電液體4滴加到疏水絕緣層3的表面上。在非光照條件下，得出導電液體4電浸 潤接觸角隨電壓變化的曲線值，非光照導電液體4電浸潤域值電壓為140V ；再在施加波長 為200 900nm、光強為lOOmW/cm2的光照條件下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變 化的曲線值，光照導電液體4電浸潤域值電壓為IOOV ；即導電液體4光電協同浸潤的工作 電壓為IOOV 140V。然后通過控制電路7的開關6，在透明導電控制電極1上施加電浸潤域值電壓為 110V，同時施加光強為lOOmW/cm2、波長為200 900nm的圖案化光照，光路從透明導電控制 電極1的一側向導電液體4的方向施加并照射，當光照射到疏水絕緣層3和導電液體4界 面時，導電液體4僅在光照區域滲入所述半導體納米陣列結構光導層2表面結構中，關掉光 和電壓后，當移去表面多余的導電液體4，圖案化的導電液體4的浸潤區域將被保留到基底 芯片表面。最后將圖案化的導電液體4轉移到親水的打印紙上，即成功獲得了與圖案化的導電液體4的浸潤區域相同的復印圖案。實施例3光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件的結構同實施例1。制備基底芯片中的氧化鋅/氧化鋁復合納米孔的深度為60 μ m,氧化鋅/氧化鋁復 合納米孔的直徑為350nm，納米孔之間的壁厚度為500nm ；其中形成納米孔的氧化鋅與其表 面上的二異硫氰酸根二 0，2'-聯嘧啶基_4，4' - 二羧酸)合釕的厚度比例為20 1，具 體制備步驟如下(1)選取ITOandium Tin Oxides)導電玻璃作為透明導電控制電極1，將透明 導電控制電極1依次通過清潔劑，去離子水，乙醇，丙酮和去離子水進行超聲洗滌，然后在 150°C烘烤1小時；(2)在步驟⑴清洗干凈的透明導電控制電極1上緊貼導電面放置孔徑為 450nm的多孔型氧化鋁模板，然后將包括多孔型氧化鋁模板的透明導電控制電極1浸入到 0. lmol/L的氧化鋅溶膠(其中，醋酸鋅與一乙醇胺的摩爾比為1 1，加入的一乙醇胺做 為絡合劑)密閉容器中并抽真空至5 施加負壓1小時，取出后在室溫下靜置10小時，然 后在450°C退火，冷卻至室溫后，得到氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電 極，此時的透明導電控制電極1上表面具有二層結構，分別為多孔氧化鋁模板21和無機材 料層22，所述的無機材料層22材料為氧化鋅。(3)將步驟(2)得到的氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極浸 泡在10_5mol/L的二異硫氰酸根二 0，2'-聯嘧啶基_4，4' - 二羧酸)合釕的溶液中敏化 24小時；或將步驟(2)得到的氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極浸泡在 10_3mol/L的二異硫氰酸根二 0，2'-聯嘧啶基_4，4' - 二羧酸)合釕的溶液中敏化M小 時；取出，用乙醇沖洗干凈，干燥；得到具有半導體納米陣列結構光導層2的透明導電 控制電極，所述的半導體納米陣列結構光導層2具有三層結構，分別為多孔氧化鋁模板21、 無機材料層22和有機材料層23。(4)在步驟( 得到的有機材料層23上，通過磁控濺射的方法濺射疏水絕緣層3， 所述的疏水絕緣層3選取材料為聚四氟乙烯；得到具有光電協同誘導各向異性浸潤特性的 氧化鋅納米孔陣列結構，即具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片。利用具有上述結構的光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件，及上述 方法得到的基底芯片進行NaCio4液體復印首先，選擇合適的電壓和光強。將導電液體4(0. lmol/L的NaClO4水溶液)滴加 到疏水絕緣層3 (選取聚四氟乙烯材料)的表面上。在非光照條件下，得出導電液體4電浸 潤接觸角隨電壓變化的曲線值，非光照導電液體4電浸潤域值電壓為140V ；再在施加波長 為200 900nm、光強為400mW/cm2的光照條件下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變 化的曲線值，光照導電液體4電浸潤域值電壓為40V ；即導電液體4光電協同浸潤的工作電 壓為40V 140V。然后通過控制電路7的開關6，在透明導電控制電極1上施加電浸潤域值電壓為 80V,同時施加光強為400mW/cm2、波長為200 900nm的圖案化光照，光路從透明導電控制電極的一側向導電液體的方向施加并照射，當光照射到疏水絕緣層和導電液體界面時，導 電液體4僅在光照區域滲入所述半導體納米陣列結構光導層2表面結構中，關掉光和電壓 后，當移去表面多余的導電液體4，圖案化的導電液體4的浸潤區域將被保留到基底芯片表最后將圖案化的導電液體4轉移到親水的打印紙上，即成功獲得了與圖案化的導 電液體4的浸潤區域相同的復印圖案。實施例4光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件的結構同實施例1。制備基底芯片中的氧化鋅/氧化鋁復合納米孔的深度為80 μ m,氧化鋅/氧化鋁復 合納米孔的直徑為1 μ m，納米孔之間的壁厚度為20nm;其中形成納米孔的氧化鋅與其表面 上的二異硫氰酸根二 0，2'-聯吡啶基_4，4' -二羧酸叔丁酯)合釕的厚度比例為5 1， 具體制備步驟如下(1)將透明導電控制電極1 (FT0的導電玻璃)依次通過清潔劑，去離子水，乙醇，丙 酮和去離子水進行超聲洗滌，然后在150°C烘烤1小時；(2)在步驟(1)清洗干凈的透明導電控制電極1上緊貼導電面放置孔徑為Ilym 的多孔型氧化鋁模板，然后將包括多孔型氧化鋁模板的透明導電控制電極1浸入到lrnol/L 的氧化鋅溶膠(其中，醋酸鋅與-乙醇胺的摩爾比為1 1，加入的一乙醇胺做為絡合劑) 密閉容器中并抽真空至150 施加負壓M小時，取出后在室溫下靜置2小時，然后在350°C 退火，冷卻至室溫后，得到氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極，此時的 透明導電控制電極1上表面具有二層結構，分別為多孔氧化鋁模板21和無機材料層22，所 述的無機材料層22材料為氧化鋅。(3)將步驟(2)得到的氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極浸 泡在10_5mol/L的有機材料溶液中敏化M小時，所述的有機材料溶液為釕染料二異硫氰酸 根二 0，2'-聯吡啶基_4，4' - 二羧酸叔丁酯)合釕材料；或將步驟(2)得到的氧化鋅/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極浸泡在 10_3mol/L的釕染料二異硫氰酸根二 0，2'-聯吡啶基_4，4' _ 二羧酸叔丁酯)合釕的溶 液中敏化3小時；取出，用乙醇沖洗干凈，干燥；得到具有半導體納米陣列結構光導層2的透明導電 控制電極，所述的半導體納米陣列結構光導層2具有三層結構，分別為多孔氧化鋁為模板 21、無機材料22和有機材料23。(4)在步驟C3)得到的有機材料層23上，通過磁控濺射的方法濺射疏水絕緣層 3(選取材料為聚四氟乙烯的材料)；得到具有光電協同誘導各向異性浸潤特性的氧化鋅納 米孔陣列結構，即具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片。利用具有上述結構的光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件，及上述 方法得到的基底芯片進行1-羥基-2-(H3COCHN-Pr-N = N)-8-乙酰氨基_3，6_萘二磺酸鈉 液體復印首先，選擇合適的電壓和光強。將導電液體4(0. 005mol/L 1_羥 基-2- (H3COCHN-Pr-N = N) -8-乙酰氨基_3，6-萘二磺酸鈉水溶液)滴加到疏水絕緣層3表 面上。在非光照條件下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線值，非光照導電液體4電浸潤域值電壓為140V ；再在施加波長為200 900nm、光強為lOOmW/cm2的光照條件 下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線值，光照導電液體4電浸潤域值電壓為 90V ；即導電液體4光電協同浸潤的工作電壓為90V 140V。然后通過控制電路7的開關6，在透明導電控制電極1上施加電浸潤域值電壓為 96V,同時施加光強為400mW/cm2、波長為200 900nm的圖案化光照，光路從透明導電控制 電極層的一側向導電液體的方向施加并照射，當光照射到疏水絕緣層和導電液體界面時， 導電液體4僅在光照區域滲入所述半導體納米陣列結構光導層2表面結構中，關掉光和電 壓后，當移去表面多余的導電液體4，圖案化的導電液體4的浸潤區域將被保留到基底芯片 表面。最后將圖案化的導電液體4轉移到親水的打印紙上，即成功獲得了與圖案化的導電 液體4的浸潤區域相同的復印圖案。實施例5光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件的結構同實施例1。制備基底芯片中的二氧化錫/氧化鋁復合納米孔的深度為30 μ m, 二氧化錫/氧化 鋁復合納米孔的直徑為500nm，二氧化錫納米孔與二氧化錫納米孔之間的壁厚度為200nm ； 其中形成納米孔的二氧化錫與其表面上的酞菁氧鈦的厚度比例為5 1，具體制備步驟如 下(1)將透明導電控制電極1(ΙΤ0的導電玻璃)依次通過清潔劑、去離子水、乙醇、丙 酮和去離子水進行超聲洗滌，然后在80°C烘烤10小時；(2)在步驟(1)清洗干凈的透明導電控制電極1上緊貼導電面放置孔徑為650nm 的多孔型氧化鋁模板，然后將包括多孔型氧化鋁模板的透明導電控制電極浸入到0. lmol/L 的二氧化錫溶膠(四氯化錫溶于乙醇形成)密閉容器中并抽真空至5 施加負壓1小時， 取出后在室溫下靜置10小時，然后在500°C退火，冷卻至室溫后，在透明導電控制電極上得 到以多孔氧化鋁為模板的半導體納米陣列結構光導層中的無機材料層。(3)將步驟⑵得到的透明導電控制電極置于裝有有機材料酞菁氧鈦的真空度為 IO-5Pa的鍍膜儀中，蒸鍍酞菁氧鈦到半導體納米陣列結構光導層中的無機材料層22上，蒸 鍍速率為0. 01nm/s ；得到具有半導體納米陣列結構光導層2的透明導電控制電極，所述的 半導體納米陣列結構光導層2具有三層結構，分別為多孔氧化鋁為模板21、無機材料層22 和有機材料層23。(4)將步驟(3)得到的具有有機材料層23的透明導電控制電極，浸泡在濃度為 0. 的疏水絕緣層溶液(FAS的乙醇溶液)中，取出，烘干；得到具有光電協同誘導各向 異性浸潤特性的氧化鈦納米孔陣列結構，同時得到具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結 構的基底芯片。利用具有上述結構的光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件，及上述 方法得到的基底芯片進行1-羥基-2-(H3COCHN-Pr-N = N)-8-乙酰氨基_3，6_萘二磺酸鈉 液體復印首先，選擇合適的電壓和光強。將導電液體4(0. 005mol/L 1_羥 基-2- (H3COCHN-Pr-N = N) -8-乙酰氨基_3，6-萘二磺酸鈉水溶液)滴加到疏水絕緣層3表 面上。在非光照條件下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線值，非光照導電液 體4電浸潤域值電壓為140V ；再在施加波長為200 900nm、光強為lOOmW/cm2的光照條件下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線值，光照條件下導電液體4電浸潤域值 電壓為80V ；即導電液體4光電協同浸潤的工作電壓為80V 140V。然后通過控制電路7的開關6，在透明導電控制電極1上施加電浸潤域值電壓為 80V,同時施加光強為lOOmW/cm2、波長為200 900nm的圖案化光照，光路從透明導電控制 電極層的一側向導電液體的方向施加并照射，當光照射到疏水絕緣層和導電液體界面時， 導電液體4僅在光照區域滲入所述半導體納米陣列結構光導層2表面結構中，關掉光和電 壓后，當移去表面多余的導電液體4，圖案化的導電液體4的浸潤區域將被保留到基底芯片 表面。最后將圖案化的導電液體4轉移到親水的打印紙上，即成功獲得了與圖案化的導電 液體4的浸潤區域相同的復印圖案。實施例6光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件的結構同實施例1。制備基底芯片中的二氧化錫/氧化鋁復合納米孔的深度為20 μ m, 二氧化錫/氧 化鋁復合納米孔的直徑為ι μ m，二氧化錫納米孔與二氧化錫納米孔之間的壁厚度為20nm ； 其中形成納米孔的二氧化錫與其表面上的酞菁釩氧的厚度比例為20 1，具體制備步驟如 下(1)將透明導電控制電極1 (FTO的導電玻璃)依次通過清潔劑，去離子水，乙醇，丙 酮和去離子水進行超聲洗滌，然后在150°C烘烤1小時；(2)在步驟⑴清洗干凈的透明導電控制電極1上緊貼導電面放置孔徑為Ilym 的多孔型氧化鋁模板，然后將包括多孔型氧化鋁模板的透明導電控制電極1浸入到含有 lmol/L的二氧化錫溶膠(四氯化錫的乙醇溶液)的密閉容器中并抽真空至150 施加負壓 M小時，取出后在室溫下靜置2小時，然后在550°C退火，冷卻至室溫后，在透明導電控制電 極1上得到以多孔氧化鋁為模板的半導體納米陣列結構光導層中的無機材料層。(3)將步驟⑵得到的具有無機材料層的透明導電控制電極置于裝有有機材料為 酞菁釩氧的真空度為10-5 的鍍膜儀中，蒸鍍酞菁釩氧到無機材料層上，蒸鍍速率為Inm/ s ；得到具有半導體納米陣列結構光導層2的透明導電控制電極，所述的半導體納米陣列結 構光導層具有三層結構，分別為多孔氧化鋁為模板、無機材料層和有機材料層。(4)將步驟(3)得到的具有有機材料層的透明導電控制電極浸泡在濃度為10wt% 的疏水絕緣層溶液(FAS的乙醇溶液)中，取出，烘干；得到具有光電協同誘導各向異性浸潤 特性的二氧化錫納米孔陣列結構，同時得到具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基 底芯片。利用具有上述結構的光電協同誘導各向異性浸潤機理的液體圖案化器件，及上述 方法得到的基底芯片進行KCl液體復印首先，選擇合適的電壓和光強。將導電液體4(0. lmol/L的KCl水溶液)滴加到疏 水絕緣層3表面上。在非光照條件下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線值， 非光照導電液體4電浸潤域值電壓為140V ；再在施加波長為200 900nm、光強為400mW/ cm2的光照條件下，得出導電液體4電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線值，光照導電液體4電 浸潤域值電壓為40V ；即導電液體4光電協同浸潤的工作電壓為40V 140V。然后通過控制電路7的開關6，在透明導電控制電極1上施加電壓為60V的同時施 加光強為400mW/cm2、波長為200 900nm的圖案化光照，光路從透明導電控制電極層的一側向導電液體的方向施加并照射，當光照射到表面修飾有疏水絕緣層的半導體納米陣列結 構光導層和導電液體界面時，導電液體4僅在光照區域滲入所述半導體納米陣列結構光導 層2表面結構中，關掉光和電壓后，當移去表面多余的導電液體4，圖案化的導電液體4的浸 潤區域將被保留到基底芯片表面。最后將基底芯片表面的圖案化的導電液體4轉移到親水 的打印紙上，即成功獲得了與圖案化的導電液體4的浸潤區域相同的復印圖案。用同樣的方法也可以得到其它的復印圖案。因此，光電協同誘導各向異性浸潤的 液體圖案化器件被證實。值得一提的是，由于納米孔陣列結構有效地阻止了液體在水平方 向的擴散浸潤行為，液體復印圖案相對于光照的區域偏差足以與當前使用的復印機或打印 機比擬。陣列復合納米孔的光導性質以及表面結構在獲得圖案化浸潤中起著至關重要的 作用。超疏水陣列復合納米孔表面由于光電協同誘導各向異性浸潤的作用，只有在光照區 域發生電浸潤使接觸角減小而產生電毛細壓，導電液體容易進入管道。更重要的是，進入管 道中的導電液體不能擴散到非光照區域，這樣就極為有效地阻止了導電液體的擴散行為。 因此可以得到清晰的液體圖案，同時也使得這一過程更容易控制。總之，本發明提供了一種在超疏水納米孔陣列結構表面液體圖案化浸潤的器件和 制備方法，這種方法通過光電協同誘導各向異性浸潤作用來獲得液體的圖案化。超疏水復 合納米孔陣列為圖案化浸潤提供了必要的光電協同誘導各向異性浸潤環境。結果表明，通 過對表面納米孔結構的設計可以實現對微小尺度液體的精確控制。基于光電協同誘導各向 異性浸潤的液體復印技術具有廣闊的發展前景。同時，這一工作也對發展和應用新型的位 置可控微納流體器件如微反應器、芯片縮微實驗室器件、微納流體系統和微納電子技術等 有重要的意義。
權利要求
1.光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件，包括上參考電極、具有光電協同誘 導各向異性浸潤特性結構的基底芯片，導電液體，控制電路和光路，所述的具有光電協同誘 導各向異性浸潤特性結構的基底芯片由透明導電控制電極、半導體納米陣列結構光導層和 疏水絕緣層構成；所述的透明導電控制電極與上參考電極的一端通過帶有開關的控制電路 進行電連接，上參考電極的另一端與導電液體進行電連接；所述的光路從透明導電控制電 極的一側入射；其特征在于所述的半導體納米陣列結構光導層設置在透明導電控制電極 表面并且與透明導電控制電極表面垂直，是具有光電協同誘導各向異性浸潤特性的納米孔 陣列結構，在半導體納米陣列結構光導層上修飾有疏水絕緣層；所述的半導體納米陣列結 構光導層為三層結構，從下到上分別為多孔型氧化鋁模版、無機材料層和有機材料層。
2.根據權利要求1所述的光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件，其特征在 于所述的納米孔陣列結構中的納米孔的深度在2 μ m到80 μ m之間，納米孔的直徑在20nm 到1 μ m之間；納米孔與納米孔之間的壁厚度在20nm到2 μ m之間。
3.根據權利要求1或2所述的光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件，其特征 在于所述的納米孔陣列結構中的納米孔的深度在20 μ m到60 μ m之間，納米孔的直徑在 200nm到600nm之間；納米孔與納米孔之間的壁厚度在200nm到1 μ m之間。
4.根據權利要求1所述的光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件，其特征在 于所述的無機材料層和有機材料層的厚度比為20 1到5 1之間。
5.根據權利要求1所述的光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件，其特征在 于所述的無機材料層中的無機材料選自氧化鈦材料、氧化鋅材料或二氧化錫材料中的任 意一種；所述的有機材料層中的有機材料選自酞菁類染料或釕染料中的任意一種；所述的 透明導電控制電極是導電層為銦錫氧化物的導電玻璃或導電層為氟錫氧化物的導電玻璃； 所述的疏水絕緣層材料是氟硅烷CF3 (CF2) ,CH2CH2Si (OCH3) 3材料或含氟聚合物。
6.根據權利要求1所述的光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件，其特征在 于所述的酞菁類染料選自酞菁氧鈦、酞菁銅或酞菁釩氧中的一種；所述的釕染料選自二 異硫氰酸根二 0，2'-聯嘧啶基_4，4' - 二羧酸)合釕或二異硫氰酸根二 0，2'-聯吡 啶基_4，4' - 二羧酸叔丁酯)合釕；所述的含氟聚合物是聚四氟乙烯。
7.一種應用權利要求1所述的液體圖案器件進行液體復印的方法，其特征在于通 過在光照和非光照條件下的導電液體電浸潤接觸角隨電壓變化的曲線，得出導電液體滿 足光電協同浸潤的域值電壓為40V 140V，，在透明導電控制電極一側施加光強為100 400mW/cm2、光照波長為200 900nm的圖案化光照，光路從透明導電控制電極層的一側向 導電液體的方向施加并照射，當光照射到表面修飾有疏水絕緣層的半導體納米陣列結構光 導層和導電液體界面時，導電液體僅在光照區域滲入所述半導體納米陣列結構光導層表面 結構中，將導電液體圖案轉移到親水性紙上，即得到液體復印圖案。
8.根據權利要求6所述的液體復印的方法，其特征在于所述的導電液體選自 0. 005mol/L 1-羥基-2- (H3COCHN-Pr-N = N) -8-乙酰氨基-3，6-萘 二磺酸鈉水溶液、 0. lmol/L 的 KCl 水溶液、0. lmol/L 的 NaClO4 水溶液、0. 01mol/L 的 FeSO4 水溶液或 0. 005mol/L的酞菁磺酸鈉水溶液中的任意一種。
9.一種具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片的制備方法，其特征在于(1)將透明導電控制電極清洗干凈，干燥；(2)在步驟(1)清洗干凈的透明導電控制電極上緊貼導電面放置多孔型氧化鋁模板， 然后將包括多孔型氧化鋁模板的透明導電控制電極浸入到含有無機材料溶膠的密閉容器 中，并施加負壓1 M小時，取出后在室溫下靜置2 10小時，然后在350 550°C退火， 冷卻至室溫后，得到無機材料/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電極；(3)將步驟O)中制備得到的無機材料/氧化鋁復合納米孔陣列結構透明導電控制電 極置于裝有有機材料的真空度為10_5 10_3 Pa的鍍膜儀中，蒸鍍速率為0. 01 lnm/s ；或 者浸泡在10_5 10_3 mol/L的有機材料溶液中敏化3 M小時，取出，用乙醇沖洗干凈，干 燥，最后在無機材料層上制備一層有機材料層；(4)將步驟C3)制備得到的具有有機材料層的透明導電控制電極浸泡在濃度為0.1 IOwt %的疏水絕緣層材料的乙醇溶液中1 10小時，取出，烘干，或者通過磁控濺射的方法 濺射疏水絕緣層材料到有機材料層表面，得到具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的 基底芯片。
10.根據權利要求9所述的一種具有光電協同誘導各向異性浸潤特性結構的基底芯片 的制備方法，其特征在于所述的無機材料溶膠為0. 1 lmol/L的氧化鈦溶膠、氧化鋅溶 膠或者二氧化錫溶膠，所述的氧化鈦溶膠中鈦酸四丁酯乙酰丙酮去離子水的摩爾比為 1:1: 1，溶劑為乙醇，所述的氧化鋅溶膠中醋酸鋅與一乙醇胺的摩爾比為1 1，溶劑為 乙二醇甲醚，所述的二氧化錫溶膠為四氯化錫的乙醇溶液。
全文摘要
本發明公開一種光電協同誘導各向異性浸潤的液體圖案化器件及制備方法和應用，屬于液體圖案化浸潤的控制及應用技術領域，所述器件的基底芯片由透明導電控制電極、光導層和疏水絕緣層構成；所述的光導層是納米孔陣列結構；所述的上參考電極的一端通過控制電路與透明導電控制電極電連接，另一端與導電液體進行電連接；所述的光路從透明導電控制電極的一側入射。本發明實現了通過光的圖案化精確可控的液體圖案化浸潤，應用本發明提供的器件進行液體復印，導電液體只能在垂直基底方向浸潤，不會發生水平方向浸潤，容易控制各向異性浸潤行為，在液體復印中具有非常好的應用前景。
文檔編號G03G17/00GK102081335SQ20101055023
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者宋延林, 江雷, 王女, 田東亮, 翟錦 申請人:北京航空航天大學