[發明專利]PDMS基磁控正弦型微結構的制造方法

有效

• 申請號: 201510627319.1
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105085963B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 張遒姝;彭倍;孫江濤;李輝;周吳
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C08J7/00
• 分類號: C08J7/00;C08J5/18;C08L83/04;B29D7/01;H01F1/44;B81C99/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 欒波

本發明提供了一種PDMS基磁控正弦型微結構的制造方法：(1)將PDMS預聚物和固化劑混合物依次與三氯甲烷、磁性納米粒子混合，經超聲波振蕩后獲得PDMS?磁性納米粒子混合溶液，將混合溶液倒入玻璃培養皿中，通過加熱固化PDMS即獲得PDMS?磁性納米粒子復合材料薄片；(2)單向拉伸PDMS?磁性納米粒子復合材料薄片至適當的預拉伸狀態，然后對處于預拉伸狀態的薄片進行表面等離子氧化處理，最后緩慢釋放薄片的應變，在薄片表面即形成PDMS基磁控正弦型微結構。由此制造的PDMS基正弦型微結構在磁場作用下會產生應變，從而導致其光學透過率、表面粘附性、表面浸潤性等性能發生變化，成為PDMS基磁控正弦型微結構。

技術領域

本發明屬于磁流變材料和微納米技術領域，具體涉及一種PDMS基磁控正弦型微結構的制造方法。

背景技術

聚合物材料聚二甲硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)是一種硅橡膠彈性體，其物理和化學性能穩定、透光率高、無毒、價格便宜、彈性好，因而在學術領域和工業領域有很多應用。PDMS具有一些特殊性能，例如，當存在形變時，它的折射率會發生顯著變化；另外，PDMS的輪廓精度很高，可達10nm以下，因此廣泛應用于微納米技術領域，如微流體系統(微流道、微泵、微閥門)、微光學系統(微透鏡)等。

近年來PDMS被用于制作一種正弦型微結構，這種微結構應用前景廣闊，可用于光學元件、薄膜力學測量、基于尺寸的顆粒分離、浸潤性調節、粘附性調節等。在具體應用中，通過施加機械應變可以改變PDMS正弦型微結構的光學透過率、表面粘附性、表面浸潤性等性能，但這些都是以接觸的方式施加應變，有磨損，會影響壽命。另一方面，用于制造正弦型微結構的PDMS一般為純材料，其不屬于智能型功能材料。

磁流變彈性體(Magnetorheological Elastomer,MRE)是一種智能型功能材料，一般由非磁性的彈性聚合物基體和微米級的磁性粒子組成。MRE具有一些特殊功能，如磁致彈性、磁致電阻、磁致伸縮、壓電電阻、熱阻等。PDMS可以用作MRE基體材料，但是到目前為止，MRE(包括PDMS基MRE)極少應用于光學領域。

發明內容

為克服現有技術存在的缺點和不足，本發明提供一種PDMS基磁控正弦型微結構的制造方法。所述磁控微結構是在PDMS-磁性納米粒子復合材料薄片表面形成，其特征為橫截面輪廓呈正弦型曲線。

本發明是通過以下技術方案實現的，提供的PDMS基磁控正弦型微結構的制造方法，包括下列步驟：

A：PDMS-磁性納米粒子復合材料薄片的制備：

1)將PDMS預聚物和固化劑(道康寧Sylgard 184)按10:1的重量比混合，攪拌均勻后將混合物放入40KHz超聲波振蕩儀中振蕩5分鐘以去除氣泡，同時促進其進一步充分混合；

2)將步驟1)所得混合物與三氯甲烷按重量比1:1混合，攪拌均勻后放入40KHz超聲波振蕩儀中振蕩10分鐘以去除氣泡，并使各成分均勻混合；

3)將磁性納米粒子以適當的重量比與步驟2)所得溶液混合，用玻璃棒均勻攪拌2分鐘，然后放入40KHz超聲波振蕩儀中振蕩30分鐘；

4)將步驟3)所得PDMS-磁性納米粒子混合溶液均勻地倒入玻璃培養皿中，然后置于烘干機上烘烤(烘烤溫度150⁰C，時間90分鐘)，當PDMS完全固化后即得到PDMS-磁性納米粒子復合材料薄片(厚度0.1-1.5mm)，用刀片將薄片切割成適當尺寸的長方形樣品；

B：PDMS基磁控正弦型微結構的制造：

1)單向拉伸長方形PDMS-磁性納米粒子復合材料薄片至適當的預拉伸狀態；

2)對步驟1)中處于預拉伸狀態的PDMS-磁性納米粒子復合材料薄片進行表面等離子氧化處理(時間2分鐘)，所用設備是深槽反應離子刻蝕機；