[發明專利]一種用于微納加工的光刻膠材料、其制備和應用

在審

• 申請號: 202110097299.7
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112947002A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 熊偉;劉敬偉;鄧春三;張文廣;喻克望;焦玢璋;劉耘呈;鄧磊敏
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G03F7/027
• 分類號: G03F7/027;G03F7/004;C01G9/02;C01G51/04;B81C1/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 彭翠;曹葆青

1.一種用于金屬氧化物三維微納結構增材制造的光刻膠材料，其特征在于，包括光敏樹脂單體、有機酸、金屬-有機框架材料和光引發劑；其中，

所述光敏樹脂單體用于在激光聚焦光束作用下、在所述光引發劑的引發作用下發生聚合反應；所述有機酸作為溶劑，用于將所述金屬-有機框架材料溶解在該光刻膠材料中。

2.如權利要求1所述的光刻膠材料，其特征在于，所述光敏樹脂單體為丙烯酸樹脂單體或環氧樹脂單體；所述有機酸為丙烯酸或羧酸類有機酸。

3.如權利要求1所述的光刻膠材料，其特征在于，所述金屬-有機框架材料選自MOF-5、MOF-1、MOF-177、MOF-74、ZIF-1、ZIF-2、ZIF-3、ZIF-4、ZIF-5、ZIF-6、ZIF-7、ZIF-8、ZIF-9、ZIF-10、ZIF-11、ZIF-12、ZIF-23、ZIF-68、ZIF-69、ZIF-70、ZIF-95、ZIF-100、MIL-100和MIL-101。

4.如權利要求1所述的光刻膠材料，其特征在于，所述光敏樹脂單體、有機酸和金屬-有機框架材料的質量比為2:(1-3):(0.2-1)；所述光敏樹脂單體和光引發劑的質量比為100:(0.5-5)。

5.如權利要求1至4任一項所述的光刻膠材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將光敏樹脂單體、有機酸和金屬-有機框架材料混合均勻，配成溶液A；

(2)避光條件下，在溶液A中加入光引發劑，攪拌均勻，得到所述光刻膠材料。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)采用超聲混合。

7.一種利用如權利要求1至4任一項所述光刻膠材料制備金屬氧化物三維微納結構的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將所述光刻膠材料涂覆在襯底上，通過激光直寫將所述光刻膠加工成型為目標三維立體結構，顯影后獲得三維微納結構聚合物；

(2)將所述三維微納結構聚合物進行煅燒，去除其中的有機物，并將金屬-有機框架材料轉化為金屬氧化物，獲得三維微納結構的金屬氧化物。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(1)采用激光直寫系統進行所述光刻膠的加工成型，所述激光直寫系統包括激光器、激光功率調節器、物鏡、擴束鏡、振鏡、準直系統和三維納米位移平臺；

所述激光器用于發出激光；所述激光功率調節器用于調節所述激光的功率；所述擴束鏡用于對激光功率調節器調節功率后的激光擴束；所述準直系統用于將發散的光變為準直光；所述物鏡用于對擴束準直后的激光進行會聚，得到聚焦光束；所述振鏡用于控制聚焦光束的掃描路徑；所述三維納米位移平臺用于承載所述光刻膠材料；

加工時，將所述光刻膠材料置于所述三維納米位移平臺上，所述激光器發出的激光經所述激光功率調節器調節功率后經所述擴束鏡進行激光擴束，并經所述準直系統進行準直，擴束準直后的激光經所述物鏡形成聚焦光束，所述光刻膠材料在所述振鏡控制的聚焦光束的掃描路徑下發生聚合而固化，實現聚合直寫；控制所述光刻膠材料在三維方向移動，以通過對所述光刻膠材料的逐層聚合直寫實現對所述光刻膠材料的三維微納結構刻寫。

9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述煅燒在含氧氣氛中進行，煅燒溫度為500-1500℃，煅燒時間大于5min。

10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述煅燒其升溫速度小于或等于30℃/min。