以大氣電漿進行材料表面微米級圖案化之加工技術

前言-材料表面微米化結構之應用

賦予材料表面微奈米結構特性至今已有諸多商業化產品之應用，人類藉由對自然界生物習性的觀察[1]，如針對壁虎可於平滑壁面行走而觀察出其腳底表面具微奈米細毛結構，發現其細毛結構與物體表面之間因產生凡德瓦力（Van der Waals Forces）而具有黏著特性；又如針對飛蛾複眼結構的觀察，發現眼睛上之微奈米結構造成低反光特性，因而開發日常生活中或光電產品應用之抗反射光學薄膜。此外，2001 年 Parker 及 Lawrence 學者於 Nature 雜誌[2]發表，針對沙漠甲蟲可生活於多風少雨而乾燥沙漠之因在於其甲蟲翅膀上微米化（Micro-patterning）之親疏水結構（其翅膀表面上之突點尺寸大小約為 0.5 mm），此突點因平滑且具親水性質，可凝聚沙漠多霧之霧中僅存水氣，藉由風力作用順著疏水性質的微溝槽將水慢慢地導入甲蟲口中；之後，英國 Garrod研究群[3]亦針對 Micro-patterning 親疏水結構的製作及尺寸大小對水份收集效應作一系列之研究，如圖一於親疏水表面結構相對密度議題之研究發現，適當的親疏水結構（500/1000µm）可提高水份的收集能力，此特性可應用於沙漠中之集水系統裝置。

藉由上述之介紹，材料表面結構特性乃影響其材料產品之應用面；然而，賦予材料表面微奈米圖案化之製作技術繁多，建立一簡易且具量產化之加工技術有其必要性。以下將依序介紹幾種常見材料表面圖案化之加工技術，包括其加工技術的特色、應用及其技術與材料表面間之作用機制；此外，並概述說明工研院機械所開發之大氣電漿技術於材料表面微米級圖案化應用之可行性。