光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件及制备方法

摘要

本发明公开一种光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件及制备方法和应用，属于液体图案化浸润的控制及应用技术领域，所述器件的基底芯片由透明导电控制电极、光导层和疏水绝缘层构成；所述的光导层是纳米孔阵列结构；所述的上参考电极的一端通过控制电路与透明导电控制电极电连接，另一端与导电液体进行电连接；所述的光路从透明导电控制电极的一侧入射。本发明实现了通过光的图案化精确可控的液体图案化浸润，应用本发明提供的器件进行液体复印，导电液体只能在垂直基底方向浸润，不会发生水平方向浸润，容易控制各向异性浸润行为，在液体复印中具有非常好的应用前景。

权利要求

1.光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件，包括上参考电极、具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片，导电液体，控制电路和光路，所述的具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片由透明导电控制电极、半导体纳米阵列结构光导层和疏水绝缘层构成；所述的透明导电控制电极与上参考电极的一端通过带有开关的控制电路进行电连接，上参考电极的另一端与导电液体进行电连接；所述的光路从透明导电控制电极的一侧入射；其特征在于：所述的半导体纳米阵列结构光导层设置在透明导电控制电极表面并且与透明导电控制电极表面垂直，是具有光电协同诱导各向异性浸润特性的纳米孔阵列结构，在半导体纳米阵列结构光导层上修饰有疏水绝缘层；所述的半导体纳米阵列结构光导层为三层结构，从下到上分别为多孔型氧化铝模版、无机材料层和有机材料层；所述的纳米孔阵列结构中的纳米孔的深度在2μm到80μm之间，纳米孔的直径在20nm到1μm之间；纳米孔与纳米孔之间的壁厚度在20nm到2μm之间；所述的无机材料层中的无机材料选自氧化钛材料、氧化锌材料或二氧化锡材料中的任意一种；所述的有机材料层中的有机材料选自酞菁类染料或钌染料中的任意一种；所述的透明导电控制电极是导电层为铟锡氧化物的导电玻璃或导电层为氟锡氧化物的导电玻璃；所述的疏水绝缘层材料是氟硅烷CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3材料或含氟聚合物。

2.根据权利要求1所述的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件，其特征在于：所述的纳米孔阵列结构中的纳米孔的深度在20μm到60μm之间，纳米孔的直径在

200nm到600nm之间；纳米孔与纳米孔之间的壁厚度在200nm到1μm之间。

3.根据权利要求1所述的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件，其特征在于：所述的无机材料层和有机材料层的厚度比为20∶1到5∶1之间。

4.根据权利要求1所述的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件，其特征在于：所述的酞菁类染料选自酞菁氧钛、酞菁铜或酞菁钒氧中的一种；所述的钌染料选自二异硫氰酸根二(2，2′-联嘧啶基-4，4′-二羧酸)合钌或二异硫氰酸根二(2，2′-联吡啶基-4，4′-二羧酸叔丁酯)合钌；所述的含氟聚合物是聚四氟乙烯。

5.一种应用权利要求1所述的液体图案器件进行液体复印的方法，其特征在于：通过在光照和非光照条件下的导电液体电浸润接触角随电压变化的曲线，得出导电液体满足光电协同浸润的域值电压为40V～140V，在透明导电控制电极一侧施加光强为100～2

400mW/cm、光照波长为200～900nm的图案化光照，光路从透明导电控制电极层的一侧向导电液体的方向施加并照射，当光照射到表面修饰有疏水绝缘层的半导体纳米阵列结构光导层和导电液体界面时，导电液体仅在光照区域渗入所述半导体纳米阵列结构光导层表面结构中，将导电液体图案转移到亲水性纸上，即得到液体复印图案；所述的导电液体选自0.005mol/L 1-羟基-2-(H3COCHN-Pr-N＝N)-8-乙酰氨基-3，6-萘二磺酸钠水溶液、0.1mol/L的KCl水溶液、0.1mol/L的NaClO4水溶液、0.01mol/L的FeSO4水溶液或

0.005mol/L的酞菁磺酸钠水溶液中的任意一种。

6.一种具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片的制备方法，其特征在于：

(1)将透明导电控制电极清洗干净，干燥；

(2)在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极上紧贴导电面放置多孔型氧化铝模板，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极浸入到含有无机材料溶胶的密闭容器中，并施加负压1～24小时，取出后在室温下静置2～10小时，然后在350～550℃退火，冷却至室温后，得到无机材料/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极；所述的无机材料溶胶为0.1～1mol/L的氧化钛溶胶、氧化锌溶胶或者二氧化锡溶胶，所述的氧化钛溶胶中钛酸四丁酯∶乙酰丙酮∶去离子水的摩尔比为1∶1∶1，溶剂为乙醇，所述的氧化锌溶胶中醋酸锌与一乙醇胺的摩尔比为1∶1，溶剂为乙二醇甲醚，所述的二氧化锡溶胶为四氯化锡的乙醇溶液；

(3)将步骤(2)中制备得到的无机材料/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电-5 -3

极置于装有有机材料的真空度为10 ～10 Pa的镀膜仪中，蒸镀速率为0.01～1nm/s；或-5 -3

者浸泡在10 ～10 mol/L的有机材料溶液中敏化3～24小时，取出，用乙醇冲洗干净，干燥，最后在无机材料层上制备一层有机材料层；

(4)将步骤(3)制备得到的具有有机材料层的透明导电控制电极浸泡在浓度为0.1～

10wt％的疏水绝缘层材料的乙醇溶液中1～10小时，取出，烘干，或者通过磁控溅射的方法溅射疏水绝缘层材料到有机材料层表面，得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片；

所述的无机材料层中的无机材料选自氧化钛材料、氧化锌材料或二氧化锡材料中的任意一种；所述的有机材料层中的有机材料选自酞菁类染料或钌染料中的任意一种。

说明书

光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及液体图案化浸润的控制及应用(如液体复印)技术领域，特别涉及光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件及制备方法和应用。

背景技术

[0002] 浸润性是固体表面的一个十分重要的性质，对固体表面的浸润性控制，特别是研究外部刺激对固体表面的宏观和微观浸润性的智能控制具有重要的科学意义，在智能纳米开关器件、可控微流体器件和信息存储器件的制造、智能液体传输和微量液体测试方面具有广泛的应用前景。最近，固体表面浸润性对外界刺激的响应性研究在光响应、电响应、热响应、pH响应和溶剂响应等方面，得到了研究人员的广泛关注。但是单一刺激的浸润性响应往往存在响应速度慢，控制灵活性差的缺点，在刺激响应的浸润性领域的应用受到了限制。

[0003] 为了实现更为有效的浸润性控制，多重刺激的协同控制响应界面，尤其是光电协同控制响应界面，表现出了很大优势。研究人员通过结合电浸润可以原位控制液滴浸润性，响应时间快，能量消耗低和光浸润灵活控制、结构多变的优点提出了光电浸润的机理(详见参考文献[1]：P.Y.Chiou，H.Moon，H.Toshiyoshi，C.J.Kim，M.C.Wu，Sens.Actuators，A2003，104，222-228.)，并制成了相应的光电浸润器件，如图1a为这种光电浸润器件的结构示意图。该器件由上参考电极5，基底芯片，导电液体4，相应的控制电路7和光路8组成。该器件的基底芯片由透明导电控制电极1，光导层2和疏水绝缘层3构成；该透明导电控制电极1与上参考电极5通过控制电路7进行电连接，该上参考电极5与导电液体4进行电连接，该透明导电控制电极1通过控制电路7上的开关6施加电压；所述光路8从透明导电控制电极1的一侧向导电液体4的方向施加。构成基底芯片中的透明导电控制电极1、光导层2和疏水绝缘层3表面是平整的。该光电浸润器件是利用在透明导电控制电极1与上参考电极5上施加低于电浸润域值电压的电压，然后通过光路8对透明导电控制电极1的一侧施加光照，由于光导作用降低电浸润域值电压引起了电浸润的发生，获得了导电液体4在固体表面30°的接触角变化。这种光电协同作用的器件实现了更为有效的固体表面浸润性控制。他们利用此器件在平滑固体表面实现了液滴的运动、分离和合并(如参考文献[2]：US 6,958,132B2)。但是，在这种各向同性浸润的平滑固体表面，液体的铺展现象不能得到有效地控制，也得不到清晰可控的液体浸润图案。因此，对液体浸润铺展和液体定位浸润的控制具有很大的挑战。2009年Advanced Materials杂志报导了采用纳米棒阵列结构的光导材料实现了液体图案化浸润的控制(如图1b所示)，即在上面图1a装置中构造具有各向异性浸润特性结构的纳米棒阵列复合光导层2，实现了液体的图案化浸润(见参考文献[3]：D.L Tian，Q.W.Chen，F.-Q.Nie，J.J.Xu，Y.L Song，L Jiang，Adv.Mater. 2009，
21，3744-3749；参考文献[4]：CN 101776860A)。但是纳米棒阵列不仅在垂直基底方向，而且在水平方向也会浸润，不易控制，也不稳定。纳米棒薄膜机械强度很差，不能够实现多次转印，因此很难得到应用。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提出了一种基于纳米孔阵列的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件。

[0005] 本发明的再一目的是提供基于纳米孔阵列的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件的应用。

[0006] 本发明的还一目的是提供光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片的制备方法。本发明提供的基于纳米孔阵列的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件，在构成具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片的透明导电控制电极的表面制备垂直表面的超疏水复合纳米孔阵列，实现了光电协同的液体图案化浸润。所述的液体图案化器件极为有效地阻止了在浸润过程中导电液体扩散，为推动光电协同液体复印技术的开发和应用创造了条件。同时，本发明的液体图案化器件也为发展和应用新型精确可控液体微纳器件提供理论指导和技术支持。

[0007] 本发明的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件包括上参考电极、具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片，相应的控制电路和光路。

[0008] 所述的上参考电极位于具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片上方；

[0009] 所述的具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片由透明导电控制电极、半导体纳米阵列结构光导层和疏水绝缘层构成；

[0010] 所述的半导体纳米阵列结构光导层是在透明导电控制电极表面并且与表面垂直的具有光电协同诱导各向异性浸润特性的纳米孔阵列结构，在纳米孔上修饰有疏水绝缘层；

[0011] 所述的透明导电控制电极与上参考电极的一端通过带有开关的控制电路进行电连接，上参考电极的另一端与导电液体4进行电连接；

[0012] 所述的光路从构成具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片的透明导电控制电极的一侧入射。

[0013] 所述的纳米孔阵列结构中的纳米孔的深度在2μm到80μm之间，纳米孔的直径在20nm到1μm之间；纳米孔与纳米孔之间的壁厚度在20nm到2μm之间。

[0014] 所述的纳米孔阵列结构中的纳米孔的优选深度在20μm到60μm之间，纳米孔的直径在200nm到600nm之间；纳米孔与纳米孔之间的壁厚度在200nm到1μm之间。

[0015] 所述的纳米孔材料是涂在多孔氧化铝表面的无机材料和有机材料的复合体。

[0016] 所述的无机材料选自氧化钛材料、氧化锌材料或二氧化锡材料等中的一种。

[0017] 所述的有机材料是酞菁类染料或钌染料等。

[0018] 所述的酞菁类染料选自酞菁氧钛酞菁铜或酞菁钒氧等中的一种。

[0019] 所述的钌染料选自二异硫氰酸根二(2，2′-联嘧啶基-4，4′-二羧酸)合钌或二异硫氰酸根二(2，2′-联吡啶基-4，4′-二羧酸叔丁酯)合钌等。

[0020] 所述的透明导电控制电极是导电层为铟锡氧化物(Indium Tin Oxides即ITO)的导电玻璃或导电层为氟锡氧化物(Fluorine-doped tin oxide即FTO)的导电玻璃等。

[0021] 所述的疏水绝缘层材料是氟硅烷(CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3(FAS))材料或含氟聚合物等。

[0022] 所述的含氟聚合物是聚四氟乙烯等。

[0023] 本发明的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件的应用：在利用本发明的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件进行导电液体图案化时(如液体复印)，对置于上参考电极与具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片之间的导电液体施加的域值电压大小和光照强度，是从导电液体满足光电协同浸润机理的电压大小和光照强度工作区域中选择电压大小和光照强度。所述的满足光电协同浸润机理的电压大小和光照强度工作区域，由在光照和非光照条件下的导电液体电浸润接触角随电压变化的曲线值得出。在非光照条件下导电液体电浸润域值电压为80～140V，在施加波长为200～900nm的光照条件下导电液体电浸润域值电压为40～140V，即导电液体满足光电协同浸润的域值电压为40V～140V，光照波长为200～900nm。

[0024] 当透明导电控制电极层通过控制电路的开关施加具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片光电协同浸润的域值电压40V～140V时，导电液体稳定处于半导体纳米阵列结构光导层表面，并且导电液体容易从半导体纳米阵列结构光导层表面去除(无法工作)；在施加具有各向异性浸润特性结构的基底芯片光电协同浸润的域值电压40V～2
140V的同时施加光强为100～400mW/cm、光照波长为200～900nm的图案化光照，光路从透明导电控制电极层的一侧向导电液体的方向施加并照射，当光照射到表面修饰有疏水绝缘层的半导体纳米阵列结构光导层和导电液体界面时，导电液体仅在光照区域渗入所述半导体纳米阵列结构光导层表面结构中，并且光照区域渗入的导电液体不容易从半导体纳米阵列结构光导层表面去除(光电协同工作)。

[0025] 当透明导电控制电极层通过控制电路的开关施加等于具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片电浸润域值电压100V～140V时，在不施加光照的情况下，导电液体也能在透明导电控制电极区域渗入到所述半导体纳米阵列结构光导层表面结构中，而不能满足光电协同工作。

[0026] 所述的光照可以是图案化的光，图案化的光可以通过光掩膜方法获得。

[0027] 所述的导电液体材料是本领域常用的导电液体材料，如0.005mol/L 1-羟基-2-(H3COCHN-Pr-N＝N)-8-乙酰氨基-3，6-萘二磺酸钠水溶液，0.1mol/L的KCl水溶液，0.1mol/L的NaClO4水溶液，0.01mol/L的FeSO4水溶液，0.005mol/L的酞菁磺酸钠水溶液等中的任意一种。

[0028] 本发明的具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片是由以下方法制备得到的：

[0029] (1)将透明导电控制电极清洗干净，干燥；

[0030] (2)制备复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极；

[0031] 所述的复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极为氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极、或氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极、或氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极，所述的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极的制备方法为：在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极上紧贴导电面放置多孔型氧化铝模板(孔径为60nm～11μm)，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极浸入到0.1～1mol/L的氧化钛溶胶(钛酸四丁酯∶乙酰丙酮∶去离子水的摩尔比为1∶1∶1，溶剂为乙醇)密闭容器中并施加负压1～24小时，取出后在室温下静置2～10小时，然后在450～550℃退火，冷却至室温后，得到了氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极。

[0032] 所述的氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极的制备方法为：在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极上紧贴导电面放置多孔型氧化铝模板(孔径为
60nm～11μm)，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极浸入到0.1～1mol/L的氧化锌溶胶(醋酸锌与一乙醇胺的摩尔比为1∶1，溶剂为乙二醇甲醚)密闭容器中并施加负压1～24小时，取出后在室温下静置2～10小时，然后在350～450℃退火，冷却至室温后，得到了氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极。

[0033] 所述的氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极的制备方法为：在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极上紧贴导电面放置多孔型氧化铝模板(孔径为
60nm～11μm)，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极浸入到0.1～1mol/L的二氧化锡溶胶(四氯化锡，溶剂为乙醇)密闭容器中并施加负压1～24小时，取出后在
100℃烘干，然后在500～550℃退火，冷却至室温后，得到了氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极。

[0034] (3)将步骤(2)得到的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构、氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构或二氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构的透明导电控制电极置于装有-5 -3有机材料的真空度为10 ～10 Pa的镀膜仪中，蒸镀有机材料到氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构、氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构或二氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构上，蒸镀速率为0.01～1nm/s；或

[0035] 将步骤(2)得到的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构、氧化锌/氧化铝复合纳-5米孔阵列结构或二氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构的透明导电控制电极浸泡在10 ～-3
10 mol/L的有机材料溶液中敏化3～24小时，取出，用乙醇冲洗干净，干燥；得到有机材料敏化的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构、氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构或二氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构；

[0036] (4)将步骤(3)得到的镀有有机材料的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构、氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构或二氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构的透明导电控制电极浸泡在浓度为0.1～10wt％的疏水绝缘层材料的乙醇溶液中1～10小时，取出，烘干，得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构、氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构或二氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构，同时得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片；或

[0037] 将步骤(3)得到的有机材料敏化的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构、氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构或二氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构的通过磁控溅射的方法溅射疏水绝缘层材料到有机材料敏化的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构、氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构或二氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构上，得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构、氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构或二氧化锡/氧化铝复合纳米孔阵列结构的，同时得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片。

[0038] 上述方法制得的各种纳米孔阵列结构中的纳米孔的深度在2μm到80μm之间，纳米孔的直径在20nm到1μm之间；纳米孔与纳米孔之间的壁厚度在20nm到2μm之间。

[0039] 步骤(1)所述的清洗是分别通过清洁剂，去离子水，乙醇，丙酮和去离子水进行超声洗涤；所述的干燥可在80～150℃烘烤1～10小时。

[0040] 步骤(2)所述的施加负压是抽真空至5～150Pa。

[0041] 步骤(4)所述的烘干是在80℃烘干1～5小时。

[0042] 所述的有机材料是酞菁类染料或钌染料等。

[0043] 所述的酞菁类染料选自酞菁氧钛，酞菁铜，酞菁钒氧等中的一种。

[0044] 所述的钌染料选自二异硫氰酸根二(2，2′-联嘧啶基-4，4′-二羧酸)合钌或二异硫氰酸根二(2，2′-联吡啶基-4，4′-二羧酸叔丁酯)合钌等。

[0045] 所述的透明导电控制电极是导电层为铟锡氧化物(Indium Tin Oxides即ITO)的导电玻璃或导电层为氟锡氧化物(Fluorine-doped tin oxide即FTO)的导电玻璃等。

[0046] 所述的疏水绝缘层材料是氟硅烷(CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3(FAS))材料或含氟聚合物等。

[0047] 所述的含氟聚合物是聚四氟乙烯等。

[0048] 本发明的优点在于：

[0049] (1)本发明提供一种具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片，这种基底芯片具有光电协同诱导各向异性浸润的性质，由此实现了通过光的图案化精确可控的液体图案化浸润，如液体复印。

[0050] (2)应用本发明提供的器件进行液体复印，导电液体只能在垂直基底方向浸润，不会发生水平方向浸润容易控制各向异性浸润行为。

[0051] (3)本发明中采用阳极氧化铝纳米孔阵列作为基底芯片中的多孔模板，可以大面积制备，而且机械强度较氧化锌纳米棒阵列要好，能够实现多次转印，在液体复印中具有非常好的应用前景，很有希望做成圆滚印刷器件从而应用到液体印刷中。

附图说明

[0052] 图1a为现有技术中的光电浸润器件在各向同性平滑固体表面发生光电浸润示意图；

[0053] 图1b为现有技术中的光电浸润器件在各向异性纳米棒阵列结构固体表面发生光电浸润示意图；

[0054] 图2a为外加电压低于导电液体电浸润域值电压90V时导电液体在基底芯片表面的浸润状态；

[0055] 图2b为低于导电液体电浸润域值电压90V并施加图案化的“▲”光照时导电液体在基底芯片表面的图案化浸润状态；

[0056] 图2c为撤去电压和光照并去除基底芯片表面多余导电液体时，图案化导电液体图案“▲”保留到基底芯片表面的状态；

[0057] 图2d为图案化的导电液体从超疏水的基底芯片表面转移到亲水的打印纸上，复印图案“▲”成功获得；

[0058] 图3a为本发明所得的基底芯片侧面截面形貌的结构示意图；

[0059] 图3b为本发明所得的透明导电控制电极表面多孔氧化铝内填充有无机材料并镀有有机材料并经疏水绝缘层修饰的纳米孔阵列的表面形貌扫描电子显微镜照片；

[0060] 图4为本发明光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件的电浸润在光照(a曲线)及非光照条件(b曲线)下，接触角随外加电压的变化曲线。

[0061] 图中：

[0062] 1.透明导电控制电极； 2.光导层； 3.疏水绝缘层；

[0063] 4.导电液体； 5.上参考电极； 6.开关；

[0064] 7.控制电路； 8.光路；

[0065] 21.多孔型氧化铝模板；

[0066] 22.无机材料层；

[0067] 23.有机材料层。

具体实施方式

[0068] 下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

[0069] 实施例1

[0070] 请参见图2a，本发明的光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件包括上参考电极5，具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片，导电液体，相应的控制电路7和光路8。所述的上参考电极5位于具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片上方；所述的具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片由透明导电控制电极1、半导体纳米阵列结构光导层2和疏水绝缘层3构成；所述的半导体纳米阵列结构光导层2设置在透明导电控制电极1表面，具有纳米孔阵列结构，所述的纳米孔阵列结构与透明导电控制电极1的表面垂直，并且具有光电协同诱导各向异性浸润特性；所述的透明导电控制电极1与上参考电极5的一端通过带有开关6的控制电路7进行电连接，上参考电极5的另一端与导电液体4进行电连接；所述的光路8从透明导电控制电极1的一侧入射。

[0071] 所述的纳米孔阵列结构的光电协同诱导各向异性浸润特性，是由于图案化光照产生的光电导特性引起的，导电液体4只在光照区域沿平行于纳米孔的方向渗入纳米孔阵列结构中，而导电液体4不能从光照区域沿垂直于纳米孔方向向非光照区域扩散到纳米孔阵列结构中。

[0072] 纳米孔阵列结构通过在多孔氧化铝表面涂覆无机材料和有机材料制备而成，所述的无机材料和有机材料依次涂覆在多孔氧化铝表面，其中，形成纳米孔的无机材料的厚度与其表面上的有机材料的厚度比例为20∶1到5∶1之间；在纳米孔上修饰有疏水绝缘层3。所述的纳米孔阵列结构中的纳米孔的深度在2μm到80μm之间，纳米孔的直径在20nm到1μm之间；纳米孔与纳米孔之间的壁厚度在20nm到2μm之间。所述的纳米孔阵列结构中的纳米孔的优选条件是深度在20μm到60μm之间，纳米孔的直径在200nm到600nm之间和350nm到500nm之间；纳米孔与纳米孔之间的壁厚度在200nm到1μm之间和200nm到
500nm之间。所述的无机材料选取氧化钛，有机材料选取酞菁铜，疏水绝缘层材料选为FAS的乙醇溶液。

[0073] 通过本发明提供的方法制备满足如下条件的基底芯片：基底芯片中的氧化钛/氧化铝复合纳米孔的深度为80μm，氧化钛/氧化铝复合纳米孔的直径为1μm，纳米孔与纳米孔之间的壁厚度为20nm；其中形成纳米孔的无机材料氧化钛与其表面上的有机材料酞菁铜的厚度比例为5∶1，具体制备步骤如下：

[0074] (1)选取ITO导电玻璃作为透明导电控制电极1，将透明导电控制电极1分别通过清洁剂、去离子水、乙醇、丙酮和去离子水进行超声洗涤，然后在150℃烘烤1小时；

[0075] (2)在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极1上紧贴导电面放置孔径为11μm的多孔型氧化铝模板，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极1浸入到含有0.1mol/L的氧化钛溶胶(钛酸四丁酯∶乙酰丙酮∶去离子水的摩尔比为1∶1∶1，溶剂为乙醇)的密闭容器中并抽真空至5Pa施加负压1小时，取出后在室温下静置2小时，然后在450℃退火，冷却至室温后，得到氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极，此时的透明导电控制电极1上表面具有二层结构，分别为多孔氧化铝模板21和无机材料层22。

[0076] (3)将步骤(2)得到的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极置-5于装有有机材料酞菁铜的真空度为10 Pa的镀膜仪中，蒸镀有机材料酞菁铜到无机材料层
22上，蒸镀速率为1nm/s；在无机材料层22上表面制备得到有机材料层23。此时在透明导电控制电极1的上表面具有三层结构，分别为多孔氧化铝模板21、无机材料层22和有机材料层23，所述的多孔氧化铝模板21、无机材料层22和有机材料层23组成半导体纳米阵列结构光导层2。的(4)将步骤(3)得到的具有半导体纳米阵列结构光导层2的透明导电控制电极浸泡在浓度为0.1wt％的FAS的乙醇溶液中10小时，取出，烘干；得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性的氧化钛纳米孔阵列结构，同时得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片，其侧面截面形貌示意图及所制得的基底芯片表面形貌扫描电子显微镜照片分别如图3a、3b所示。

[0077] 利用具有上述半导体纳米阵列结构光导层2结构的光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件进行KCl液体复印，步骤如下：

[0078] 首先，选择合适的电压和光强。选取0.1mol/L的KCl水溶液为导电液体4，疏水绝缘层3材料为FAS，将导电液体4滴加到疏水绝缘层3表面上，如图2a所示。在非光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，如图4中曲线b，非光照条件下导电2
液体4电浸润域值电压为90V；再继续施加波长为200～900nm、光强为400mW/cm 的光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，如图4中曲线a，光照条件下导电液体4电浸润域值电压为40V；即导电液体4光电协同浸润的工作电压为40V～90V，如图4所示，图4中，I区为在光照下导电液体4电浸润不能发生的区域；II区为在光照下导电液体电浸润能发生的区域，即导电液体光电协同浸润区域；III区为在非光照下导电液体电浸润能发生的区域。

[0079] 然后通过控制电路7的开关6，在透明导电控制电极1上施加域值电压为90V，同2
时施加光强为400mW/cm、波长为200～900nm的“▲”图案化光照，光路8从透明导电控制电极1的一侧向导电液体4的方向施加并照射，当光照射到疏水绝缘层3和导电液体4界面时，导电液体4仅在光照区域渗入所述半导体纳米阵列结构光导层2表面结构中(图2b所示)，关掉光和电压后，当移去表面多余的导电液体4，图案化的导电液体4的浸润区域图案“▲”将被保留到基底芯片表面(图2c所示)。

[0080] 最后，通过直接接触的方式，图案化的导电液体4的浸润区域图案“▲”被很容易地从超疏水的疏水绝缘层3表面转移到亲水的打印纸9上，这样就成功获得了复印图案“▲”(图2d所示)。

[0081] 实施例2

[0082] 光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件的结构同实施例1。

[0083] 制备基底芯片中的氧化钛/氧化铝复合纳米孔的深度为2μm，氧化钛/氧化铝复合纳米孔的直径为20nm，纳米孔之间的壁厚度为2μm；其中形成纳米孔的氧化钛与其表面上的酞菁铜的厚度比例为10∶1。

[0084] (1)选取ITO导电玻璃作为透明导电控制电极1材料，将透明导电控制电极1依次通过清洁剂，去离子水，乙醇，丙酮和去离子水进行超声洗涤，然后在150℃烘烤1小时；

[0085] (2)在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极1上紧贴导电面放置孔径为60nm的多孔型氧化铝模板，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极浸入到1mol/L的氧化钛溶胶(钛酸四丁酯∶乙酰丙酮∶去离子水的摩尔比为1∶1∶1，溶剂为乙醇)的密闭容器中并抽真空至150Pa施加负压24小时，取出后在室温下静置10小时，然后在550℃退火，冷却至室温后，得到氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极，此时的透明导电控制电极1上表面具有二层结构，分别为多孔氧化铝模板21和无机材料层22。

[0086] (3)将步骤(2)得到的氧化钛/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极置-3于装有有机材料酞菁铜的真空度为10 Pa的镀膜仪中，蒸镀有机材料酞菁铜到无机材料层
22的表面，蒸镀速率为0.01nm/s；在无机材料层22上表面制备得到有机材料层23。此时在透明导电控制电极1的上表面具有三层结构，分别为多孔氧化铝模板21、无机材料层22和有机材料层23，所述的多孔氧化铝模板21、无机材料层22和有机材料层23组成半导体纳米阵列结构光导层2。

[0087] (4)将步骤(3)得到的具有半导体纳米阵列结构光导层2的透明导电控制电极浸泡在浓度为10wt％的FAS的乙醇溶液中1小时，取出，烘干；得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性的氧化钛纳米孔阵列结构，同时得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片，所述的基底芯片包括透明导电控制电极1、半导体纳米阵列结构光导层2和疏水绝缘层3，所述的半导体纳米阵列结构光导层2包括多孔氧化铝模板21、无机材料层22和有机材料层23。

[0088] 利用具有上述结构的光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件，进行酞菁磺酸钠液体复印，具体步骤如下：

[0089] 首先，选择合适的电压和光强。选取0.005mol/L的酞菁磺酸钠水溶液作为导电液体4，将导电液体4滴加到疏水绝缘层3的表面上。在非光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，非光照导电液体4电浸润域值电压为140V；再在施加波长2
为200～900nm、光强为100mW/cm 的光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，光照导电液体4电浸润域值电压为100V；即导电液体4光电协同浸润的工作电压为100V～140V。

[0090] 然后通过控制电路7的开关6，在透明导电控制电极1上施加电浸润域值电压为2
110V，同时施加光强为100mW/cm、波长为200～900nm的图案化光照，光路从透明导电控制电极1的一侧向导电液体4的方向施加并照射，当光照射到疏水绝缘层3和导电液体4界面时，导电液体4仅在光照区域渗入所述半导体纳米阵列结构光导层2表面结构中，关掉光和电压后，当移去表面多余的导电液体4，图案化的导电液体4的浸润区域将被保留到基底芯片表面。最后将图案化的导电液体4转移到亲水的打印纸上，即成功获得了与图案化的导电液体4的浸润区域相同的复印图案。

[0091] 实施例3

[0092] 光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件的结构同实施例1。

[0093] 制备基底芯片中的氧化锌/氧化铝复合纳米孔的深度为60μm，氧化锌/氧化铝复合纳米孔的直径为350nm，纳米孔之间的壁厚度为500nm；其中形成纳米孔的氧化锌与其表面上的二异硫氰酸根二(2，2′-联嘧啶基-4，4′-二羧酸)合钌的厚度比例为20∶1，具体制备步骤如下：

[0094] (1)选取ITO(Indium Tin Oxides)导电玻璃作为透明导电控制电极1，将透明导电控制电极1依次通过清洁剂，去离子水，乙醇，丙酮和去离子水进行超声洗涤，然后在150℃烘烤1小时；

[0095] (2)在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极1上紧贴导电面放置孔径为450nm的多孔型氧化铝模板，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极1浸入到
0.1mol/L的氧化锌溶胶(其中，醋酸锌与一乙醇胺的摩尔比为1∶1，加入的一乙醇胺做为络合剂)密闭容器中并抽真空至5Pa施加负压1小时，取出后在室温下静置10小时，然后在450℃退火，冷却至室温后，得到氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极，此时的透明导电控制电极1上表面具有二层结构，分别为多孔氧化铝模板21和无机材料层22，所述的无机材料层22材料为氧化锌。

[0096] (3)将步骤(2)得到的氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极浸-5泡在10 mol/L的二异硫氰酸根二(2，2′-联嘧啶基-4，4′-二羧酸)合钌的溶液中敏化
24小时；或

[0097] 将步骤(2)得到的氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极浸泡在-310 mol/L的二异硫氰酸根二(2，2′-联嘧啶基-4，4′-二羧酸)合钌的溶液中敏化24小时；

[0098] 取出，用乙醇冲洗干净，干燥；得到具有半导体纳米阵列结构光导层2的透明导电控制电极，所述的半导体纳米阵列结构光导层2具有三层结构，分别为多孔氧化铝模板21、无机材料层22和有机材料层23。

[0099] (4)在步骤(3)得到的有机材料层23上，通过磁控溅射的方法溅射疏水绝缘层3，所述的疏水绝缘层3选取材料为聚四氟乙烯；得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性的氧化锌纳米孔阵列结构，即具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片。

[0100] 利用具有上述结构的光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件，及上述方法得到的基底芯片进行NaClO4液体复印：

[0101] 首先，选择合适的电压和光强。将导电液体4(0.1mol/L的NaClO4水溶液)滴加到疏水绝缘层3(选取聚四氟乙烯材料)的表面上。在非光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，非光照导电液体4电浸润域值电压为140V；再在施加波长2
为200～900nm、光强为400mW/cm 的光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，光照导电液体4电浸润域值电压为40V；即导电液体4光电协同浸润的工作电压为40V～140V。

[0102] 然后通过控制电路7的开关6，在透明导电控制电极1上施加电浸润域值电压为2
80V，同时施加光强为400mW/cm、波长为200～900nm的图案化光照，光路从透明导电控制电极的一侧向导电液体的方向施加并照射，当光照射到疏水绝缘层和导电液体界面时，导电液体4仅在光照区域渗入所述半导体纳米阵列结构光导层2表面结构中，关掉光和电压后，当移去表面多余的导电液体4，图案化的导电液体4的浸润区域将被保留到基底芯片表面。

[0103] 最后将图案化的导电液体4转移到亲水的打印纸上，即成功获得了与图案化的导电液体4的浸润区域相同的复印图案。

[0104] 实施例4

[0105] 光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件的结构同实施例1。

[0106] 制备基底芯片中的氧化锌/氧化铝复合纳米孔的深度为80μm，氧化锌/氧化铝复合纳米孔的直径为1μm，纳米孔之间的壁厚度为20nm；其中形成纳米孔的氧化锌与其表面上的二异硫氰酸根二(2，2′-联吡啶基-4，4′-二羧酸叔丁酯)合钌的厚度比例为5∶1，具体制备步骤如下：

[0107] (1)将透明导电控制电极1(FTO的导电玻璃)依次通过清洁剂，去离子水，乙醇，丙酮和去离子水进行超声洗涤，然后在150℃烘烤1小时；

[0108] (2)在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极1上紧贴导电面放置孔径为11μm的多孔型氧化铝模板，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极1浸入到1mol/L的氧化锌溶胶(其中，醋酸锌与-乙醇胺的摩尔比为1∶1，加入的一乙醇胺做为络合剂)密闭容器中并抽真空至150Pa施加负压24小时，取出后在室温下静置2小时，然后在350℃退火，冷却至室温后，得到氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极，此时的透明导电控制电极1上表面具有二层结构，分别为多孔氧化铝模板21和无机材料层22，所述的无机材料层22材料为氧化锌。

[0109] (3)将步骤(2)得到的氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极浸-5泡在10 mol/L的有机材料溶液中敏化24小时，所述的有机材料溶液为钌染料二异硫氰酸根二(2，2′-联吡啶基-4，4′-二羧酸叔丁酯)合钌材料；或

[0110] 将步骤(2)得到的氧化锌/氧化铝复合纳米孔阵列结构透明导电控制电极浸泡在-310 mol/L的钌染料二异硫氰酸根二(2，2′-联吡啶基-4，4′-二羧酸叔丁酯)合钌的溶液中敏化3小时；

[0111] 取出，用乙醇冲洗干净，干燥；得到具有半导体纳米阵列结构光导层2的透明导电控制电极，所述的半导体纳米阵列结构光导层2具有三层结构，分别为多孔氧化铝为模板21、无机材料22和有机材料23。

[0112] (4)在步骤(3)得到的有机材料层23上，通过磁控溅射的方法溅射疏水绝缘层3(选取材料为聚四氟乙烯的材料)；得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性的氧化锌纳米孔阵列结构，即具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片。

[0113] 利用具有上述结构的光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件，及上述方法得到的基底芯片进行1-羟基-2-(H3COCHN-Pr-N＝N)-8-乙酰氨基-3，6-萘二磺酸钠液体复印：

[0114] 首 先，选 择 合 适 的 电 压 和 光 强。 将 导 电 液 体4(0.005mol/L 1- 羟基-2-(H3COCHN-Pr-N＝N)-8-乙酰氨基-3，6-萘二磺酸钠水溶液)滴加到疏水绝缘层3表面上。在非光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，非光照导电液2
体4电浸润域值电压为140V；再在施加波长为200～900nm、光强为100mW/cm 的光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，光照导电液体4电浸润域值电压为
90V；即导电液体4光电协同浸润的工作电压为90V～140V。

[0115] 然后通过控制电路7的开关6，在透明导电控制电极1上施加电浸润域值电压为2
96V，同时施加光强为400mW/cm、波长为200～900nm的图案化光照，光路从透明导电控制电极层的一侧向导电液体的方向施加并照射，当光照射到疏水绝缘层和导电液体界面时，导电液体4仅在光照区域渗入所述半导体纳米阵列结构光导层2表面结构中，关掉光和电压后，当移去表面多余的导电液体4，图案化的导电液体4的浸润区域将被保留到基底芯片表面。最后将图案化的导电液体4转移到亲水的打印纸上，即成功获得了与图案化的导电液体4的浸润区域相同的复印图案。

[0116] 实施例5

[0117] 光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件的结构同实施例1。

[0118] 制备基底芯片中的二氧化锡/氧化铝复合纳米孔的深度为30μm，二氧化锡/氧化铝复合纳米孔的直径为500nm，二氧化锡纳米孔与二氧化锡纳米孔之间的壁厚度为200nm；其中形成纳米孔的二氧化锡与其表面上的酞菁氧钛的厚度比例为5∶1，具体制备步骤如下：

[0119] (1)将透明导电控制电极1(ITO的导电玻璃)依次通过清洁剂、去离子水、乙醇、丙酮和去离子水进行超声洗涤，然后在80℃烘烤10小时；

[0120] (2)在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极1上紧贴导电面放置孔径为650nm的多孔型氧化铝模板，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极浸入到0.1mol/L的二氧化锡溶胶(四氯化锡溶于乙醇形成)密闭容器中并抽真空至5Pa施加负压1小时，取出后在室温下静置10小时，然后在500℃退火，冷却至室温后，在透明导电控制电极上得到以多孔氧化铝为模板的半导体纳米阵列结构光导层中的无机材料层。

[0121] (3)将步骤(2)得到的透明导电控制电极置于装有有机材料酞菁氧钛的真空度为-510 Pa的镀膜仪中，蒸镀酞菁氧钛到半导体纳米阵列结构光导层中的无机材料层22上，蒸镀速率为0.01nm/s；得到具有半导体纳米阵列结构光导层2的透明导电控制电极，所述的半导体纳米阵列结构光导层2具有三层结构，分别为多孔氧化铝为模板21、无机材料层22和有机材料层23。

[0122] (4)将步骤(3)得到的具有有机材料层23的透明导电控制电极，浸泡在浓度为0.1wt％的疏水绝缘层溶液(FAS的乙醇溶液)中，取出，烘干；得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性的氧化钛纳米孔阵列结构，同时得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片。

[0123] 利用具有上述结构的光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件，及上述方法得到的基底芯片进行1-羟基-2-(H3COCHN-Pr-N＝N)-8-乙酰氨基-3，6-萘二磺酸钠液体复印：

[0124] 首 先，选 择 合 适 的 电 压 和 光 强。 将 导 电 液 体4(0.005mol/L 1- 羟基-2-(H3COCHN-Pr-N＝N)-8-乙酰氨基-3，6-萘二磺酸钠水溶液)滴加到疏水绝缘层3表面上。在非光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，非光照导电液2
体4电浸润域值电压为140V；再在施加波长为200～900nm、光强为100mW/cm 的光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，光照条件下导电液体4电浸润域值电压为80V；即导电液体4光电协同浸润的工作电压为80V～140V。

[0125] 然后通过控制电路7的开关6，在透明导电控制电极1上施加电浸润域值电压为2
80V，同时施加光强为100mW/cm、波长为200～900nm的图案化光照，光路从透明导电控制电极层的一侧向导电液体的方向施加并照射，当光照射到疏水绝缘层和导电液体界面时，导电液体4仅在光照区域渗入所述半导体纳米阵列结构光导层2表面结构中，关掉光和电压后，当移去表面多余的导电液体4，图案化的导电液体4的浸润区域将被保留到基底芯片表面。最后将图案化的导电液体4转移到亲水的打印纸上，即成功获得了与图案化的导电液体4的浸润区域相同的复印图案。

[0126] 实施例6

[0127] 光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件的结构同实施例1。

[0128] 制备基底芯片中的二氧化锡/氧化铝复合纳米孔的深度为20μm，二氧化锡/氧化铝复合纳米孔的直径为1μm，二氧化锡纳米孔与二氧化锡纳米孔之间的壁厚度为20nm；其中形成纳米孔的二氧化锡与其表面上的酞菁钒氧的厚度比例为20∶1，具体制备步骤如下：

[0129] (1)将透明导电控制电极1(FTO的导电玻璃)依次通过清洁剂，去离子水，乙醇，丙酮和去离子水进行超声洗涤，然后在150℃烘烤1小时；

[0130] (2)在步骤(1)清洗干净的透明导电控制电极1上紧贴导电面放置孔径为11μm的多孔型氧化铝模板，然后将包括多孔型氧化铝模板的透明导电控制电极1浸入到含有1mol/L的二氧化锡溶胶(四氯化锡的乙醇溶液)的密闭容器中并抽真空至150Pa施加负压
24小时，取出后在室温下静置2小时，然后在550℃退火，冷却至室温后，在透明导电控制电极1上得到以多孔氧化铝为模板的半导体纳米阵列结构光导层中的无机材料层。

[0131] (3)将步骤(2)得到的具有无机材料层的透明导电控制电极置于装有有机材料为-5酞菁钒氧的真空度为10 Pa的镀膜仪中，蒸镀酞菁钒氧到无机材料层上，蒸镀速率为1nm/s；得到具有半导体纳米阵列结构光导层2的透明导电控制电极，所述的半导体纳米阵列结构光导层具有三层结构，分别为多孔氧化铝为模板、无机材料层和有机材料层。

[0132] (4)将步骤(3)得到的具有有机材料层的透明导电控制电极浸泡在浓度为10wt％的疏水绝缘层溶液(FAS的乙醇溶液)中，取出，烘干；得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性的二氧化锡纳米孔阵列结构，同时得到具有光电协同诱导各向异性浸润特性结构的基底芯片。

[0133] 利用具有上述结构的光电协同诱导各向异性浸润机理的液体图案化器件，及上述方法得到的基底芯片进行KCl液体复印：

[0134] 首先，选择合适的电压和光强。将导电液体4(0.1mol/L的KCl水溶液)滴加到疏水绝缘层3表面上。在非光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，非光照导电液体4电浸润域值电压为140V；再在施加波长为200～900nm、光强为400mW/2
cm 的光照条件下，得出导电液体4电浸润接触角随电压变化的曲线值，光照导电液体4电浸润域值电压为40V；即导电液体4光电协同浸润的工作电压为40V～140V。

[0135] 然后通过控制电路7的开关6，在透明导电控制电极1上施加电压为60V的同时施2
加光强为400mW/cm、波长为200～900nm的图案化光照，光路从透明导电控制电极层的一侧向导电液体的方向施加并照射，当光照射到表面修饰有疏水绝缘层的半导体纳米阵列结构光导层和导电液体界面时，导电液体4仅在光照区域渗入所述半导体纳米阵列结构光导层2表面结构中，关掉光和电压后，当移去表面多余的导电液体4，图案化的导电液体4的浸润区域将被保留到基底芯片表面。最后将基底芯片表面的图案化的导电液体4转移到亲水的打印纸上，即成功获得了与图案化的导电液体4的浸润区域相同的复印图案。

[0136] 用同样的方法也可以得到其它的复印图案。因此，光电协同诱导各向异性浸润的液体图案化器件被证实。值得一提的是，由于纳米孔阵列结构有效地阻止了液体在水平方向的扩散浸润行为，液体复印图案相对于光照的区域偏差足以与当前使用的复印机或打印机比拟。

[0137] 阵列复合纳米孔的光导性质以及表面结构在获得图案化浸润中起着至关重要的作用。超疏水阵列复合纳米孔表面由于光电协同诱导各向异性浸润的作用，只有在光照区域发生电浸润使接触角减小而产生电毛细压，导电液体容易进入管道。更重要的是，进入管道中的导电液体不能扩散到非光照区域，这样就极为有效地阻止了导电液体的扩散行为。因此可以得到清晰的液体图案，同时也使得这一过程更容易控制。

[0138] 总之，本发明提供了一种在超疏水纳米孔阵列结构表面液体图案化浸润的器件和制备方法，这种方法通过光电协同诱导各向异性浸润作用来获得液体的图案化。超疏水复合纳米孔阵列为图案化浸润提供了必要的光电协同诱导各向异性浸润环境。结果表明，通过对表面纳米孔结构的设计可以实现对微小尺度液体的精确控制。基于光电协同诱导各向异性浸润的液体复印技术具有广阔的发展前景。同时，这一工作也对发展和应用新型的位置可控微纳流体器件如微反应器、芯片缩微实验室器件、微纳流体系统和微纳电子技术等有重要的意义。