[發明專利]一種基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法

在審

• 申請號: 201410459117.6
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104181770A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 蘭紅波;李滌塵
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：包括以下步驟：

(1)采用納米壓印工藝將模具上的微結構轉移復制到壓印材料上，制造出微結構；

(2)使用電噴印在微結構上選擇性打印沉積自組裝材料；

(3)使自組裝材料發生微相分離，自組裝出納結構；

(4)將納結構轉移復制到目標材料上。

2.如權利要求1所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述步驟(1)的具體方法包括：

(1-1)在基底上涂鋪一層液態壓印材料；

(1-2)采用軟UV納米壓印工藝、滾型納米壓印工藝或熱納米壓印工藝，將模具上的微結構轉移復制到壓印材料上；

(1-3)去除殘留層，在壓印材料上制造出微結構。

3.如權利要求2所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述步驟(1-1)中，所述基底為非導電材料或導電材料，當所述基底為導電材料時，需要在其上先沉積一層介電材料。

4.如權利要求2所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述步驟(1-1)中，所述壓印材料為UV固化導電液態聚合物或具有導電特性的熱壓印材料。

5.如權利要求2所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述步驟(1-2)中，所述微結構為凸臺結構，所述凸臺結構包括但不限于圓柱、圓臺、方形凸臺、六角形凸臺和梯形凸臺。

6.如權利要求1所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述步驟(2)中，具體方法包括：

(2-1)將具有微結構的基底置于電噴印工作臺之上；

(2-2)以自組裝材料為打印材料，利用電噴印工藝在基底微結構上選擇性噴印沉積一層自組裝材料；由于基底為非導電材料，壓印的微結構具有導電性，電噴印噴射的自組裝材料會定向有選擇性的沉積到微結構上，在其它區域不會沉積自組裝材料。

7.如權利要求6所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述自組裝材料包括兩嵌段共聚物、三嵌段共聚物或四嵌段共聚物材料，當采用兩嵌段共聚物PS-b-PMMA時，所述兩嵌段共聚物PS-b-PMMA體積分數f為0.6-0.8，沉積厚度為100-600nm。

8.如權利要求6所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述電噴印使用的工藝參數：電壓350V-500V，噴頭距離基材的高度20-30微米。

9.如權利要求1所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述步驟(3)中，當自組裝材料為兩嵌段共聚物PS-b-PMMA時，其具體方法包括：

(3-1)在氮氣環境下，180℃～260℃下退火5-60分鐘，兩嵌段共聚物PS-b-PMMA發生微相分離，自組裝出垂直于基底的納結構；

(3-2)采用深紫外光曝光，劑量為25J/cm²，曝光時間為2-5分鐘，在降解PMMA相同時交聯固化PS相；

(3-3)使用冰醋酸浸泡2-4小時，溶解去除分解后的PMMA相。

10.如權利要求1所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述步驟(4)中，轉移復制納結構的具體方法為：

以PS相模板為掩模，采用刻蝕工藝將PS相納結構轉移復制到微結構上；或者以PS相模板為掩模，采用沉積、電鑄、lift-off工藝，將PS相納結構轉移復制到功能材料上，制造出微納復合結構。

11.如權利要求1所述的基于4D打印和納米壓印制造微納復合結構的方法，其特征是：所述步驟(3)、(4)中，所述納結構包括但不限于納米柱、納米孔和納米墻結構；所述自組裝出的納結構包括但不限于球狀相、柱狀相、層狀相和螺旋狀相。