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在微纳米尺度驱动液体流动并形成图案化形状这项技术在很多生产生活领域都有非常重要的应用,例如:打印和油墨印刷、微流控系统、芯片上实验室装置,这项技术使得化学反应和生物分析可以在纳米尺度进行。已经有一些技术方案用于驱动和图案化液体,例如传统的油墨印刷,印刷电路,微通道流动,电动流动、电渗流动、电润湿,热毛细驱动等。
但是,现有技术中存在一下四方面的问题:
(1)灵活度小。例如,基于微通道传输液体的方式,通道形状固定,只能流动形成之前设计的微通道的路径,不能临时更改路径,不能形成新的轨迹,灵活度太小。
(2)装置复杂。例如,基于电驱动的液体流动方式,需要在固体基底上附加复杂的电极和电路,还需要几千伏特的高压电源来驱动流体,装置复杂。
(3)需要在固体表面预先进行表面结构或者表面化学性质的处理。现有技术中,需要对固体表面预先进行润湿性选择性修饰的步骤,或是化学处理,或是表面微结构处理,工艺繁琐,灵活性差。
(4)精度低。现有技术中,例如喷墨打印、油墨印刷、以及基于热毛细驱动液体流动这些方式的精度,液膜的宽度在几十微米以上,厚度在1微米及以上,精度低,无法实现纳米尺度液膜的图案化。无法在微米尺度及以下铺成复杂的图案。
因此,亟需开发一种简易的、灵活性强的、精度高的驱动液体流动和图案化的印刷方法。
本申请提供了一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法,具体包括:准备固体基片和液体样品;在固体基片的表面滴加液体样品的液滴形成液池;在图形发生器上创建图案,根据所创建的图案设置图案的几何参数以及离子束的参数;利用离子束对所述液池进行辐照,基于离子束与液池中的液体分子的相互作用和离子束与固体基片之间的相互作用,离子束驱动液池中的液体流动,以在固体基片上印刷出所创建的图案。本申请所提供的离子束诱导的液膜图案化印刷方法不需要微通道,灵活性强,装置简单,不需要在固体基底上附加复杂的电极和电路,不需要在固体基片的表面做任何的预先处理,可以达到纳米级的精度,所形成的液膜的宽度可以达到200纳米左右,厚度可以达到20纳米左右。