[0036] 以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0037] 如图1所示,PDMS膜2在受到积冰4剪切力(即推力)的作用时,在积冰4与微米孔洞之间的PDMS膜2会产生裂纹3诱导点,这有利于冰黏附强度的降低。
[0038] 如图2所示,一种降低硅片表面冰黏附强度的方法,包括如下步骤:
[0039] 步骤S10,在硅片1表面制备微米孔洞;
[0040] 步骤S20,在带微米孔洞的所述硅片1表面覆盖PDMS膜;
[0041] 步骤S30,将所述PDMS膜2固化在所述硅片1表面。
[0042] 所述微米孔洞,高度在1.1微米以下。高度在1.1微米以下的微米孔洞对裂纹3诱导点的产生和冰黏附强度的降低影响较大。
[0043] 所述微米孔洞,高度为1.1微米。高度不足时会限制裂纹3促进PDMS膜2降低冰雪的黏附强度,1.1微米能最大限度使裂纹3促进PDMS膜2降低冰雪的黏附强度。
[0044] 所述步骤S20,所述PDMS膜2黏贴在带微米孔洞的所述硅片1表面之前,先利用氧等离子体清洁带微米孔洞的硅片1表面,清洁时间12s。增加表面活性,利于下一步反应。
[0045] 所述步骤S30,所述固化是将黏贴有所述PDMS膜2的带微米孔洞的所述硅片1置于65℃或80℃的烘箱进行烘烤2小时。
[0046] 所述步骤S10,在硅片1表面制备微米孔洞的方法,包括如下步骤:
[0047] 步骤S101,在硅片1表面旋涂S1813光刻胶;
[0048] 步骤S102,曝光需制备微米孔洞区域的所述光刻胶;利用Karl Suss MA6光刻机对光刻模板指定区域(即微米孔洞区域)的光刻胶进行曝光;
[0049] 步骤S103,对曝光区域进行刻蚀。
[0050] 所述步骤S103,利用电感耦合等离子体增强反应离子刻蚀(ICP-RIE)进行刻蚀,刻蚀气体O2和SF6的气体比例为(30 sccm~40 sccm):40 sccm,刻蚀时间为25分钟至30分钟之间,得到高度为0.824 1.1微米的微米孔洞。~
[0051] 所述刻蚀气体O2和SF6的气体比例为30 sccm:40 sccm,刻蚀时间为30分钟,得到高度为1.1微米的微米孔洞。
[0052] 所述步骤S10,还包括在所述硅片1表面制备所述PDMS膜2,包括如下步骤:
[0053] 步骤S111,将PDMS预聚物与固化剂按质量比10:1混合;
[0054] 步骤S112,将混合液体进行强力搅拌10分钟;
[0055] 步骤S113,将所述混合液体抽真空40-60分钟,除去混合液体中的气泡;
[0056] 步骤S114,将所述混合液体旋涂在所述硅片1上,得到30和36微米厚的PDMS涂层;利用旋涂仪(WS-400B-6NPP-LITE/AS, Laurell Technologies)以转速3000rpm和2000rpm旋涂30秒;
[0057] 步骤S115,将旋涂完的硅片1置于65℃或80℃的烘箱进行烘烤2小时;
[0058] 步骤S116,从烘烤完的硅片1上将所述PDMS膜2剥离。
[0059] 利用防冰领域常用的测试水平剪切力的方法测试冰黏附强度,如图3所示,该测试装置包括冷动台7、测力计5和XY水平移动平台6。利用液氮8降低测试仓的温度,将含水的模具置于冷冻台(-18℃)冷冻2小时,测力计5尽可能接近PDMS膜2上方,测试并记录数据,利用公式得出冰黏附强度τ=F/A,其中F为测试的力,A为积冰4与PDMS膜2的接触面积。每个样品测试三次,得到冰黏附强度。
[0060] 如图4a-j所示,硅片1上高度分别为824nm、1.10um、1.13um、1.8um、7.19um的微米孔洞正面图和相对应的横截面图,其中图4a、4c、4e、4g、4i为正面图,图4b、4d、4f、4h、4j为横截面图。
[0061] 带微米孔洞硅片1表面PDMS膜2的冰黏附强度及循环测试数据,如图5a所示,微米孔洞高度从0.824微米升高到1.1微米时,冰黏附强度能够从137±13 kPa降低到95±10 kPa。而微米孔洞高度即使上升到7.19微米,对冰黏附强度的降低变化不大,稳定保持在95±10 kPa左右。如图5b所示,普通硅片1的PDMS膜2的冰黏附强度为213±22 kPa,而带微米孔洞硅片1的PDMS膜2的冰黏附强度为95±10 kPa。这说明通过在硅片1上增加微米孔洞不仅提高了带中空结构PDMS膜2的稳定性,而且使冰黏附强度降低至100 kPa(防冰膜)以下。如图5c所示,经过50次除冰循环测试可以看出,带微米孔洞结构PDMS膜2很稳定,冰黏附强度稳定维持在95 kPa左右,在防冰涂层(<100 kPa)的范围内。较低的冰黏附强度有利于累积冰雪的去除,提高低温地区光伏板的发电效率。