[發明專利]一種溶劑誘導的光響應聚合物表面微納結構的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010135620.1
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111333023B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 于海峰;楊博聞;王文忠
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種薄膜表面微納結構的制備方法，包括以下步驟：

1)將光響應聚合物配置成溶液，并在基底上形成聚合物薄膜，其中所述光響應聚合物是具有光調控T_g性質的聚合物，T_g代表玻璃化轉變溫度；

2)對聚合物薄膜進行光柵圖案化：利用具有周期性排列的光柵結構的光學掩膜版，通過光照在聚合物薄膜表面形成周期性的“反式-順式-反式-順式”異構排列結構，對應周期性的“高T_g-低T_g-高T_g-低T_g”排布；

3)將步驟2)處理后的聚合物薄膜浸泡在不良溶劑中或者用溶劑蒸氣熏蒸，薄膜發生質量遷移，形成周期性的表面微納結構。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述光響應聚合物選擇具有如下分子結構的聚合物之一：

其中，R₁為氫原子或甲基；m為6～11的正整數；R₂為C1～C12的正烷基或正烷氧基、硝基、氰基或羧基；n為正整數，代表聚合度。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，式Ⅰ至式Ⅳ中，n為20～200的整數，所述光響應聚合物的分子量為1～10萬。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)采用下述方法(i)或(ii)在聚合物薄膜表面形成周期性的“反式-順式-反式-順式”異構排列結構：

(i)在聚合物薄膜上放置含有光柵結構的光學掩膜版，施加較短波長光照，受到光照處聚合物T_g下降，聚合物薄膜表面形成與光柵結構相應的“反式-順式-反式-順式”的周期性異構排列結構，對應周期性的“高T_g-低T_g-高T_g-低T_g”排布；

(ii)先對聚合物薄膜施加全局的較短波長光照，充分光照使薄膜整體T_g下降；然后在聚合物薄膜上放置含有光柵結構的光學掩膜版，再施加較長波長光照，受到光照處聚合物T_g回復，在聚合物表面形成周期性的“反式-順式-反式-順式”結構，對應周期性的“高T_g-低T_g-高T_g-低T_g”排布。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述較短波長光為波長280～400nm的紫外光；所述較長波長光為波長400～800nm的可見光。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，較短波長光照強度為50～500mW/cm²，光照時長為10～100s；較長波長光照強度為10～100mW/cm²，光照時長為10～100s。

7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述基底是硬基底，選自硅片、玻璃片、石英玻璃片；或者是材質為PET、PI或PE的軟基底。

8.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述不良溶劑選自下列溶劑中的一種：甲醇、乙醇、正己烷、石油醚、二碘甲烷、甲醇/水混合溶劑、乙醇/水混合溶劑，其中混合溶劑中水的體積分數小于50％。

9.權利要求1～8任一所述的薄膜表面微納結構的制備方法在加密圖案或防偽標簽制備中的應用，即在步驟2)中增加一個文字和/或圖案的寫入過程，具體是：先對聚合物薄膜進行全局的較短波長光照；然后將含有特定文字和/或圖案的掩膜放置在聚合物薄膜上，進行較長波長光照；將含有特定文字和/或圖案的掩膜取走，在聚合物薄膜上放置含有光柵結構的光學掩膜版，再進行較短波長光照；在步驟3)用溶劑浸泡或熏蒸之前，特定文字或圖案不顯示，即潛伏狀態，在溶劑浸泡或熏蒸之后，特定文字或圖案以表面微納結構對應的結構色形式肉眼可見地顯示，即顯形狀態。

10.權利要求1～8任一所述的薄膜表面微納結構的制備方法在時效性識別技術中的應用，不同光響應聚合物的非穩態異構體半衰期不同，使得不同光響應聚合物在步驟2)形成的異構排列結構的潛伏狀態持續的時間不同；對于某種特定的光響應聚合物，只有當步驟3)在潛伏周期內實施時，表面微納結構才能顯現；若超過了該潛伏周期，則表面微納結構無法顯形。