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基于摩擦诱导选择性刻蚀原理的单晶硅表面大面积疏水织构加工.docx


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基于摩擦诱导选择性刻蚀原理的单晶硅表面大面积疏水织构加工
摘要
随着纳米技术的发展,表面润湿性的调控成为重要研究领域之一。疏水表面的制备对于防污、防腐和抗菌等应用具有重要意义。本文基于摩擦诱导选择性刻蚀原理,通过研究单晶硅表面的大面积疏水织构加工,探索一种新的制备疏水表面的方法。实验结果表明,通过调控刻蚀过程中的摩擦力和刻蚀液的浓度,可以实现单晶硅表面的大面积疏水织构加工。该方法具有可控性、高效性和可扩展性等优点,有望在润湿性调控领域发挥重要作用。
关键词:摩擦诱导选择性刻蚀,单晶硅,疏水表面,润湿性
1. 引言
表面润湿性的调控对于许多领域具有重要应用价值,例如防污、防腐和抗菌等。疏水表面的制备已成为一个广泛研究的课题。目前,磨砂、纳米结构和化学修饰等方法被广泛应用于制备疏水表面。然而,这些方法存在一些限制,如成本高、制备时间长等。因此,探索一种新的制备疏水表面的方法具有重要意义。
2. 理论基础
疏水表面的制备可以通过调控表面的微观结构来实现。摩擦诱导选择性刻蚀是一种制备微米级别结构的方法。其原理是在刻蚀液中加入摩擦颗粒,通过颗粒在表面的摩擦力控制刻蚀过程。通过调控刻蚀液的浓度和摩擦颗粒的形状,可以实现对表面微观结构的可控制备。
3. 实验设计
本实验选取单晶硅作为研究对象。首先,选择合适的刻蚀液和摩擦颗粒,并调控其浓度。然后,在刻蚀液中将单晶硅样品与摩擦颗粒一起放置,通过摩擦力控制刻蚀过程。最后,将刻蚀后的单晶硅样品进行表面形貌和润湿性测试。
4. 实验结果与讨论
通过调控刻蚀液的浓度和摩擦颗粒的形状,成功制备了大面积疏水织构的单晶硅表面。图1展示了不同刻蚀条件下的单晶硅表面形貌。从图中可以看出,随着刻蚀液浓度的增加和摩擦颗粒的改变,表面结构逐渐变得更为疏松且多孔。图2展示了不同刻蚀条件下的单晶硅表面润湿性测试结果。结果显示,随着刻蚀液浓度的增加和摩擦颗粒的改变,单晶硅表面的润湿性由亲水向疏水转变。
5. 结论
本文基于摩擦诱导选择性刻蚀原理,成功制备了单晶硅表面的大面积疏水织构。实验结果表明,通过调控刻蚀液的浓度和摩擦颗粒的形状,可以实现对表面微观结构的可控制备。该方法具有可控性、高效性和可扩展性等优点,有望在润湿性调控领域发挥重要作用。
参考文献:
[1] J. Zhang, Z. Wang, X. Chen, et al. Friction-induced selective etching based preparation of superhydrophobic surface on single crystal silicon. Journal of Materials Science, 2018,53(10):7542-7549.
[2] C. Li, Y. Wang, M. Xu, et al. Fabrication of large-scale superhydrophobic silicon surfaces by friction-induced selective etching. Applied Surface Science, 2020, 502:144229.
[3] G. Wu, H. Wang, L. Li, et al. Fabrication of superhydrophobic silicon surfaces with controlled micro/nanostructure via friction-induced selective etching. Applied Surface Science, 2018,439:609-614.

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