刻蚀-相分离法表面疏液处理提升液态金属基微流体惯性开关阈值性能

液态金属基微流体惯性开关,因其集感控于一体而得到重点关注。在开关设计中,改变流体与微通道壁面的接触角可以实现开关阈值范围的调节,提高微流体惯性开关的灵敏性。面向镓铟锡合金基微流体惯性开关,研究通过刻蚀-相分离法对微流道基底(Polymethyl methacrylate,PMMA)进行表面超疏液改性,使PMMA表面同时发生化学刻蚀、相分离和SiO2沉淀过程,进而形成PMMA-SiO2的梯度粗糙表面。详细研究溶剂配置、成分配比和反应工艺参数对PMMA表面粗糙度的影响,并且开展超景深显微镜、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)和红外光谱仪的表征,发现使用四氢呋喃和无水乙醇按1∶1比例配比,且加入15 mg/mL的二氧化硅时,能够得到更有利于PMMA疏液性的表面粗糙结构。最终,通过此表面改性方法,成功实现镓铟锡合金基微流体加速度开关阈值从52.54g改进到了28.62g,满足了原液态开关的设计要求。