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跨尺度微纳结构阵列是纳米结构、微米结构和有序阵列的结合体,具有纳米结构的高比表面和高活性,微米结构的良好稳定性以及有序阵列各单元间的耦合效应和协同效应,是下一代器件研究的重要材料基础。大面积微纳结构阵列样品的制备、结构形貌和尺寸的控制以及性能与结构参数的关联性研究,己成新型表面界面功能材料研究的热点。目前,无论是“自上而下”的微纳结构加工技术,还是“自下而上”的微纳结构合成组装技术,在制备微纳结构阵列方面都有自身的技术局限,因此需要进一步深入研究微纳结构阵列的制备方法和机理,探索结构对表面性能的影响规律和调控机制,以推动新型表面界面功能材料的开发。本文围绕微纳结构阵列的制备方法以及结构对表面性能的调控机制开展了一系列的研究工作,主要内容和结果如下:1、以胶体球阵列为模板,采用氧等离子体刻蚀技术,在聚合物衬底构筑了六角密堆排列的微纳结构阵列,该方法简称为胶体球刻蚀技术。该阵列具有微纳分级特征,锥形柱阵列表面布满纳米级的沟槽结构。研究了该微纳结构阵列表面的浸润性和结构性能调控方法。结果表明:经全氟硅烷修饰后,微纳阵列表面具有良好的超疏水性和自清洁性,表面最大静态接触角接近160°。利用双面具有超疏水微纳结构阵列的PMMA片,制备出了具有优越负载能力的微型水栖装置,负载能力测试表明,表面超疏水性可使负载能力提高89%。2、通过改变胶体球掩模材质(PS微球或Si02微球)和等离子体刻蚀的条件,可控制备了不同长径比和形貌特征的微纳结构阵列。探索了不同结构微纳阵列的成形机理,研究了结构特性(阵列长径比、顶端形貌等)与表面浸润性的关联关系。结果表明可在超疏水表面实现对水滴黏附力的调控。基于这种特性,实现了微量水滴的无污染无损运输。3、研究各种制备工艺在微纳跨尺度制造中的兼容性,制备出多级结构微纳阵列。基于微加工工艺建立了软模板复形工艺,制备出具有不同顶端形貌的微柱结构阵列。在此基础上,利用界面自组装技术,在微柱阵列表面构建胶体球模板,结合等离子体刻蚀技术,制备出具有跨尺度多级结构的微纳阵列。研究了阵列尖端形貌和多级结构对表面浸润性的影响规律,阐明了多级结构顶端形貌对超疏水表面黏附力的调控机理,为调控超疏水表面黏附性提供了技术途径。4、在离子交换膜Nafion膜表面进行胶体球掩膜刻蚀工艺,并通过原位化学还原对获得的结构阵列进行金属化,获得了 Ag微纳结构阵列柔性SERS基底。该柔性SERS基底可任意弯曲和裁剪且韧性强,并具有优异的SERS灵敏性和可重复性。将之应用于环境污染物的高灵敏检测,对R6G分子的检测限低至1×10-11 M,对孔雀石绿(MG)的检测限低至1×10-10M,拓展了微纳结构阵列在SERS检测领域中的应用。