[發明專利]結構化納米多孔材料、結構化納米多孔材料的制造以及結構化納米多孔材料的應用

有效

• 申請號: 201980018279.7
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN111819231B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 依尚·希瓦尼阿;伊藤真陽;山本大輔
• 申請（專利權）人: 國立大學法人京都大學
• 主分類號: G02B1/12
• 分類號: G02B1/12
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 殷爽

本發明公開了一種用于制造結構化聚合物材料的方法。在該方法中，提供了一種包含基本上均質的前體聚合物材料的主體。在該主體內設置電磁輻射的干涉圖案以形成部分交聯的聚合物材料，干涉圖案包含電磁輻射強度的最大值和最小值，因此干涉圖案導致前體聚合物材料的空間差異交聯，以形成具有相對較高交聯密度的交聯區域和具有相對較低交聯密度的非交聯區域，交聯區域和非交聯區域分別對應于電磁輻射強度的最大值和最小值。然后，使部分交聯的聚合物材料與溶劑接觸，以促使至少一些非交聯區域的膨脹和開裂，從而形成含有孔的結構化聚合物材料。

技術領域

本發明涉及結構化納米多孔材料、制造結構化納米多孔材料的方法以及結構化納米多孔材料的應用。這種材料在各種技術領域中具有實用性，特別是但不限于用在光學技術中，例如用于防偽措施，以及用在微流體技術中，例如用于診斷應用。

背景技術

相關技術

本公開是WO?2012/035292的公開內容的發展。在WO?2012/035292中，公開了一種用于制造多孔材料的方法。多孔性是基于嵌段共聚物(特別是PS-b-PMMA)的相分離而產生的。在相分離和交聯之后，使用一種稱為“集體滲透壓休克”的工藝來使用溶劑選擇性地去除一個相。在WO?2012/035292中，還公開了一種多孔材料的特殊形態，其中有被相對多孔層隔開的相對致密的薄片，該多孔層可以被認為是周期性分層的多孔結構。參考文獻7中給出了類似的公開。

參考文獻8解釋了參考文獻7中公開的層狀形態形成機理。參考文獻8解釋了形成參考文獻7中公開的薄片狀形態的機理。在參考文獻8中，公開了通過退火使PS和PMMA組分如WO?2012/035292中所述進行相分離。隨后，使用UV光交聯所述嵌段共聚物的PS組分。UV光從沉積有嵌段共聚物層的基板表面反射。這種反射在層中建立了周期性的干涉圖案，其中致密的薄片對應于干涉圖案中UV光的最大值，而多孔層對應于最小值。因此，致密薄片的間距對應于在層中形成的周期性干涉圖案。

引文列表

專利文獻

[PTL?1]WO2012/035292

發明內容

技術問題

發明內容

在開發參考文獻8中公開的技術時，本發明人認為，首先形成有序的、相分離的結構對于特征性周期性分層多孔結構的開發至關重要。具體地，在參考文獻8中，如WO?2012/035292中那樣，有必要使用嵌段聚合物材料以形成在連續基質中包含孤立島的三維陣列的異質形態，所述島由嵌段共聚物的島組分形成且所述基質由嵌段共聚物的基質組分形成。

然而，本發明人認為對開發相分離的異質形態的需求(這反過來需要使用嵌段共聚物)嚴重限制了該技術的潛在應用。嵌段共聚物是相對昂貴的，并且只有相對較窄組成范圍的合適嵌段共聚物顯示出為開發WO?2012/035292以及參考文獻7和8中報道的特定微觀結構所需的相分離行為和差分交聯能力。另外，相分離步驟是WO?2012/035292以及參考文獻7和8中公開的方法中的特定步驟(通過沉積的嵌段共聚物層的退火來促進)，并且省略對該步驟的需求將是有利的，使得提高用于形成這些高級多孔材料的制造效率。

為了解決上述問題中的至少一個而設計了本發明。優選地，本發明減少、改善、避免或克服了以上問題中的至少一個。

特別地，本發明人已經認識到，可以形成與WO?2012/035292以及參考文獻7和8中報道的微觀結構類似的微觀結構，但是不需要促進相分離。

因此，在第一優選方面中，本發明提供了一種制造結構化聚合物材料的方法，該方法包括：

提供包含前體聚合物材料的主體；