[發明專利]一種新型的錐狀陣列結構制備方法

無效

• 申請號: 201210398587.7
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN103772721A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 張文妍;陸春華;許仲梓;倪亞茹;金俊陽;陳樂
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L33/12;C08L83/04;C08L23/12
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技術領域

本發明涉及一種新型的錐狀陣列結構制備方法，通過復制不銹鋼針灸針的針尖結構，在透明有機物表面制備出錐狀陣列結構，降低材料的表面反射，制備的錐狀陣列結構在紫外-可見-近紅外寬頻率范圍內均具有抗反射效果。

背景技術

在光學系統中，由于光學器件的表面反射，使得光學器件對入射光的利用率大大降低。因此，采取抗反射措施，降低材料表面的光反射，對于提高光伏器件的性能及光學傳感器的靈敏度等具有非常重要的意義。傳統的抗反射方法是通過單層或多層薄膜系減少入射光的損失，但是淀積膜層有其固有的缺陷，如膜層之間存在熱脹失配和組分滲透、膜層在強激光作用下可能發生脫落等。近年來，通過在材料表面構筑微結構的方法來降低表面反射率已成為研究熱點。與傳統鍍膜相比，此方法不存在熱脹失配和組分滲透的問題，不僅可以直接成型于器件表面，也有助于解決薄膜在強激光作用下的脫落問題。因此，它在光電傳感、微電子器件、光伏電池等領域有著非常好的應用前景。

目前在材料表面構筑微結構的主要制備工藝方法可分為干法和濕法兩類。干法制備主要包括電子束刻蝕、離子束刻蝕、納米壓印技術、等離子刻蝕和光刻蝕等。通過干法制備能夠構筑出有序的陣列結構，且分辨率高，但由于干法制備往往對儀器設備要求高，產品價格昂貴，工藝產率低，使其生產應用在一定程度上受到限制。濕法制備包括溶液刻蝕、膠體晶體自組裝技術和X射線印刷技術等。其中，溶液刻蝕方法會產生腐蝕性廢液，污染環境。X射線印刷技術產率高，然而光刻掩膜板和曝光系統非常復雜且昂貴，不利于大規模的生產。

因此，研究一種新型的微結構制備方法，在實現寬頻譜抗反射效果的同時，簡化制備流程，提高制備效率，降低制備成本，實現制備過程的環保節能，具有積極的意義。目前，通過復制不銹鋼針灸針的針尖結構，經過二次復型，在透明有機物表面制備出錐狀陣列結構的方法還未見報道。

發明內容：

本發明的目的是為了降低材料的表面反射而提供一種制備抗反射表面的新方法，在實現減反射效果的同時，降低對設備的要求，減輕生產成本。

發明內容

一種新型的錐狀陣列結構制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)一次復型：取低熔點合金，加熱熔融，向熔融合金熔體中插入模板，待合金凝固后拔出模板，在凝固的低熔點合金表面制備出孔洞陣列，形成一次復型結構；所述的模板是人工排序的不銹鋼針灸針的針尖結構，且所有的針尖端部位于同一平面；

所述低熔點合金的熔點不高于200℃，可采用廢棄的焊錫絲、保險絲作為原料，降低生產成本的同時實現廢棄物的回收利用。

(2)二次復型：在一次復型所得孔洞陣列表面均勻涂覆預聚合的有機物單體，待有機物聚合固化后，將有機物膜與一次復型結構表面分離，即在有機物膜表面制備出錐狀陣列結構。

所述的加熱方法，為烘箱鼓風加熱、水浴加熱、油浴加熱或電烙鐵加熱中的一種，加熱時間為1-8小時，使低熔點合金充分熔融。其中，烘箱鼓風加熱、水浴加熱或油浴加熱的加熱溫度不高于200℃。

所述的有機物為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或氟碳樹脂中的一種。

有益效果：

本發明采用二次結構復型的方法，在有機膜表面制備出大面積錐狀陣列結構，工藝簡單易行，無需大型設備和昂貴的掩膜，且可通過調整模板采用的不銹鋼針灸針的粗度來調整錐狀陣列結構的尺寸；制備成本低，可回收利用廢棄的低熔點合金，經濟節約；不產生腐蝕性廢液，綠色環保。通過本發明制備的錐狀陣列結構在紫外-可見-近紅外寬頻率范圍內均具有抗反射效果。

附圖說明

圖1是本發明的工藝流程圖；1-針灸針尖，2-低熔點合金，3-有機物預聚體，4-固化后的有機物膜。

圖2伍德合金表面孔洞陣列結構的光學顯微圖；

圖3PDMS表面錐狀陣列結構的SEM圖；

圖4PDMS平面和PDMS錐狀陣列結構的鏡面反射率比較圖；(a)拋光的PDMS平面、(b)PDMS錐狀陣列結構；

圖5保險絲合金表面孔洞陣列結構的光學顯微圖；

圖6PMMA表面錐狀陣列結構的SEM圖；

圖7PMMA平面和PMMA錐狀陣列結構的鏡面反射率比較圖。(a)拋光的PMMA平面(b)PMMA錐狀陣列結構。

具體實施方式

以下通過具體的實施四例對本發明作進一步的詳細描述，但本發明不限于所給出的實施實例。

圖1是本發明的工藝流程圖，一種新型的錐狀陣列結構制備方法，利用人工有序針尖作為模板，采用二次結構復型方法，構筑錐形陣列結構；具體步驟如下：