可变表面吸附力元件制造技术

一种可变表面吸附力元件，包括基材、加热层、缓冲层及纳米结构阵列。加热层形成于基材的一侧，加热层可通过供电而改变温度；缓冲层形成于加热层上；纳米结构阵列形成于缓冲层上，纳米结构阵列以金属玻璃材料制成，纳米结构阵列包括多个纳米结构，各纳米结构彼此间隔排列而形成有序阵列，且通过纳米结构阵列可形成多个气体容纳空间。

Variable Surface Adsorption Force Element

【技术实现步骤摘要】
可变表面吸附力元件
本技术涉及一种可变表面吸附力元件，尤其涉及一种通过温度变化而改变表面吸附力的可变表面吸附力元件。
技术介绍
近年来，仿生学成为学者及专利技术家所热衷的研究标的之一。通过观察与分析大自然中生物的身体结构、特征、行为等，进而将其应用于医学、材料科学、农业、工程科技等各类领域中，以解决人类生活所遭遇的问题。举例来说，壁虎的四肢底部具有大量的吸附结构，这些吸附结构为纳米级的绒毛结构，使其能够自由控制四肢对于墙壁或垂直平面的附着力，以便爬行于墙壁或垂直平面上。若能将此种特性应用于生活中，对于未来人类从事攀爬相关的运动或工作等方面将有所裨益。因此，如何能研发出如同壁虎四肢一般具有可变表面吸附力的元件，实为一个值得研究的课题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可变表面吸附力元件，通过元件本身温度变化而改变表面吸附力。为达上述目的，本技术的可变表面吸附力元件包括基材、加热层、缓冲层及纳米结构阵列。加热层形成于基材的一侧，加热层可通过供电而改变温度；缓冲层形成于加热层上；纳米结构阵列形成于缓冲层上，纳米结构阵列以金属玻璃材料制成，纳米结构阵列包括多个纳米结构，各纳米结构彼此间隔排列而形成有序阵列，且通过纳米结构阵列可形成多个气体容纳空间。在本技术的一个实施例中，加热层为金属层，且缓冲层为金属氧化物层或氮化物层。在本技术的一个实施例中，各纳米结构为中空管状结构，中空管状结构的中心轴垂直于缓冲层的表面，且中空管状结构的一端连接缓冲层，另一端则形成开放端。在本技术的一个实施例中，各中空管状结构的直径为10nm至100μm，且各中空管状结构的高宽比为1:0.5～1:10。在本技术的一个实施例中，各中空管状结构的管壁厚度与直径的比为1:10～1:2。在本技术的一个实施例中，相邻二个纳米结构的间距为纳米结构的直径的0.5～6倍。在本技术的一个实施例中，本技术的可变表面吸附力元件还包括供电单元，供电单元电性连接加热层，以提供可调电压对加热层供电。在本技术的一个实施例中，可调电压介于0.5V～3V之间。在本技术的一个实施例中，金属玻璃材料为选自以下材料所构成群组中的至少一种：锆基金属玻璃、钛基金属玻璃、钯基金属玻璃、铁基金属玻璃、铜基金属玻璃、镍基金属玻璃、铝基金属玻璃、钨基金属玻璃及镁基金属玻璃。本技术的另一个目的在于提供一种前述可变表面吸附力元件的制造方法，包括以下步骤：提供基材；在基材上形成加热层；在加热层上形成缓冲层；在缓冲层上形成光阻层，其中光阻层具有镂空结构阵列，镂空结构阵列包括自光阻层的一侧贯穿至缓冲层的多个镂空结构；在光阻层上溅镀金属玻璃材料，且金属玻璃材料沉积于各镂空结构的侧壁及通过镂空结构外露的缓冲层上；移除光阻层并使得金属玻璃材料形成纳米结构阵列，其中纳米结构阵列包括多个纳米结构，各纳米结构彼此间隔排列而形成有序阵列，且通过纳米结构阵列可形成多个气体容纳空间。在本技术的一个实施例中，所述方法还包括以下步骤：设置电性连接加热层的供电单元，其中供电单元提供可调电压对加热层供电。附图说明图1为本技术的可变表面吸附力元件的结构示意图。图2为本技术的可变表面吸附力元件制造方法的流程图。图3为本技术的可变表面吸附力元件制造方法的各步骤对应结构示意图。图4为本技术的可变表面吸附力元件的表面温度及施加电压关系的示意图。图5为分别测量对照组及本技术的可变表面吸附力元件的不同实验组的水接触角与施加电压关系的示意图。图6为测量实验组B1的表面吸附力与施加电压关系的示意图。[附图标记]1可变表面吸附力元件10基材11第一侧12第二侧20加热层30缓冲层40纳米结构阵列41纳米结构50供电单元80光阻层81镂空结构90沉积层S11～S17步骤A对照组B1～B4实验组D直径H高度T管壁厚度O中心轴S气体容纳空间具体实施方式由于各种形式与实施例仅为例示性且非限制性，故在阅读本说明书后，具有通常知识者在不偏离本技术的范畴下，亦可能有其他形式与实施例。根据下述的详细说明与申请专利范围，将可使这些实施例的特征及优点更加彰显。在本文中，用语“包括”、“具有”或其他任何类似用语意欲涵盖非排他性的包括物。举例而言，含有多个要素的元件或结构不仅限于本文所列出的这些要素而已，而是可以包括未明确列出但却是所述元件或结构通常固有的其他要素。请先参考图1为本技术的可变表面吸附力元件的结构示意图。如图1所示，本技术的可变表面吸附力元件1包括基材10、加热层20、缓冲层30及纳米结构阵列40。在本技术的一个实施例中，基材10可以是硅晶片，但也可采用IIIV族半导体、玻璃、石英、蓝宝石等材料制成，更可采用塑胶或其他高分子材料制成，根据需求不同来选择基材10的材料，不以本实施例为限。加热层20形成于基材10的一侧。加热层20可通过施加电压与否而产生升温或降温效果，使得加热层20温度被改变。加热层20可电性连接一个供电单元50，以通过供电单元提供加热层20所需的电压。加热层20为金属层，主要可采用导电及导热性质较高的金属所制成。在本技术的一个实施例中，加热层20可以是铝层，但本技术不以此为限。缓冲层30形成于加热层20上，也就是缓冲层30形成于加热层20与基材10连接的相对侧。缓冲层30主要作为加热层20与纳米结构阵列40间的结合媒介，使得纳米结构阵列40更容易与加热层20结合且不易彼此脱离。缓冲层30为金属氧化物层或氮化物层，例如在本技术的一个实施例中，缓冲层30可以是氮化硅层，但本技术不以此为限。纳米结构阵列40形成于缓冲层30上，也就是纳米结构阵列40形成于加热层20与缓冲层30连接的相对侧。纳米结构阵列40包括多个纳米结构41，多个纳米结构41呈有序排列，此处所谓有序定义为多个纳米结构41均沿着同一方向且多个纳米结构41以固定周期重复性产生。此外，通过纳米结构阵列40可形成多个气体容纳空间S。各气体容纳空间S可通过各纳米结构41本身所形成，例如各纳米结构41的中空结构，或者各气体容纳空间S可通过相邻二个纳米结构41间的间隙所形成。在本技术的一个实施例中，各纳米结构41可为中空管状结构。中空管状结构的中心轴O垂直于缓冲层30的表面，且中空管状结构的一端连接缓冲层30而形成封闭端，另一端则形成开放端而具有开口。其中，各中空管状结构即通过中空部位作为气体容纳空间S，并且通过相邻且间隔设置的二个中空管状结构之间所形成的间隙也能作为气体容纳空间S。各中空管状结构具有直径D、高度H及管壁厚度T，在本技术的一个实施例中，各中空管状结构的直径D为10nm至100μm，优选为500nm至800nm，且各中空管状结构的高度H与直径D比(即高宽比)为1:0.5～1:10，优选为1:0.5～1:4；此外，各中空管状结构的管壁厚度T与直径D的比为1:2～1:10。多个纳米结构41中任意相邻的二个纳米结构41之间保持固定间距，在本技术的一个实施例中，多个纳米结构41的工作比(dutyratio)为0.5～6，也就是说相邻二个纳米结构41的间距最小为中空管状结构的直径的0.5倍，最大为中空管状结构的直径的6倍，但本技术不以此为限；前述工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变表面吸附力元件，可吸附于物体上，其特征在于，所述可变表面吸附力元件包括：基材；加热层，形成于所述基材的一侧，所述加热层可通过供电而改变温度；缓冲层，形成于所述加热层上；以及纳米结构阵列，形成于所述缓冲层上，所述纳米结构阵列以金属玻璃材料制成，所述纳米结构阵列包括多个纳米结构，各所述纳米结构彼此间隔排列而形成有序阵列，且通过所述纳米结构阵列可形成多个气体容纳空间。

【技术特征摘要】
2018.05.31 TW 1071188341.一种可变表面吸附力元件，可吸附于物体上，其特征在于，所述可变表面吸附力元件包括：基材；加热层，形成于所述基材的一侧，所述加热层可通过供电而改变温度；缓冲层，形成于所述加热层上；以及纳米结构阵列，形成于所述缓冲层上，所述纳米结构阵列以金属玻璃材料制成，所述纳米结构阵列包括多个纳米结构，各所述纳米结构彼此间隔排列而形成有序阵列，且通过所述纳米结构阵列可形成多个气体容纳空间。2.根据权利要求1所述的可变表面吸附力元件，其特征在于，其中所述加热层为金属层，且所述缓冲层为金属氧化物层或氮化物层。3.根据权利要求1所述的可变表面吸附力元件，其特征在于，其中各所述纳米结构为中空管状结构，所述中空管状结构的中心轴垂直于所述缓冲层的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑾，陈建光，
申请(专利权)人：朱瑾，
类型：新型
国别省市：中国台湾,71