[發明專利]液晶聚合物表面微納結構的制備方法

有效

• 申請號: 202110429612.2
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113262735B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 趙威;呂朋榮;馮健;楊秀蘭;周國富
• 申請（專利權）人: 華南師范大學;深圳市國華光電科技有限公司
• 主分類號: G02F1/1337
• 分類號: G02F1/1337;G02F1/1333;G02F1/1343
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 劉方

本發明公開了一種液晶聚合物表面微納結構的制備方法，包括以下步驟：制備或取具有取向的液晶聚合物；對所述液晶聚合物進行加熱，所述液晶聚合物的清亮點溫度Ti≥所述加熱的溫度T≥所述液晶聚合物的玻璃化溫度Tg，將所述液晶聚合物置于電場中，所述電場的電場強度E≥10supgt;7/supgt;V·msupgt;?1/supgt;，形成表面微納結構。本發明提供的制備方法是一種自組裝的過程，能夠制備出與傳統光刻所得到類似的結構如條紋結構，但是無需光刻過程中所需要的昂貴的光學設備與復雜繁瑣的工藝流程，能克服傳統光刻的衍射極限，從而有望能制備更小的表面微納結構。

技術領域

本發明涉及微納表面結構制備領域，尤其是涉及一種液晶聚合物表面微納結構的制備方法。

背景技術

在自然界中，形態尤其是生物的表面形態是一種至關重要的生存策略。自然界經過億萬年的進化，每一種生物都有其獨特的生存策略，它們的聰明之處在于其可以根據環境的變化將微觀的分子組織排布轉換為特定的表面形貌。受到自然界的啟發，科學家們提出很多的方法去制備微納尺度的表面形貌。但是大多數的方法都是基于需要復雜、昂貴的光學裝置的光刻技術。近幾年，液晶聚合物由于其具有的各項異性的熱膨脹系數，受到許多研究者的關注，但大多數的工作都是基于液晶聚合物網絡體系。液晶聚合物網絡體系需要較高的交聯密度，這使得這類型的方法存在一些缺點：如形變量較低、設計特定表面形貌的流程比較復雜等。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種液晶聚合物表面微納結構的制備方法。

本發明的第一方面，提供了一種液晶聚合物表面微納結構的制備方法，包括以下步驟：

制備或取具有取向的液晶聚合物；

對所述液晶聚合物進行加熱，所述加熱的溫度T≥所述液晶聚合物的玻璃化溫度Tg，將所述液晶聚合物置于電場中，所述電場的電場強度E≥10⁷V·m^-1，形成表面微納結構。

根據本發明實施例的液晶聚合物表面微納結構的制備方法，至少具有如下有益效果：

本發明主要是利用液晶聚合物的流動各項異性的原理，自組裝形成表面微納結構，具體原理為：本發明對液晶聚合物進行加熱，使得液晶聚合物具有流動性，液晶聚合物置于電場中時，液晶聚合物與空氣的界面處存在的電場能夠克服產生表面形貌所帶來的毛細管力增加效應，從而誘導液晶聚合物發生流動，本發明通過實驗研究發現在電場的作用下，高強度的靜電場(E≥10⁷V·m^-1)在液晶聚合物與空氣間的界面處產生的靜電力能夠克服液體的表面張力，使得流動的液晶聚合物固有的微觀熱擾動不斷增大，并沿著電場線方向流動，選擇具有不同取向的液晶聚合物，最終能夠形成不同的具有特定形狀和幾何尺寸的表面微納結構。本發明提供的制備方法是一種自組裝的過程，能夠制備出與傳統光刻所得到類似的結構如條紋結構，但是無需光刻過程中所需要的昂貴的光學設備與復雜繁瑣的工藝流程，能克服傳統光刻的衍射極限，從而有望能制備更小的表面微納結構。

在本發明的一些實施方式中，所述溫度T≥所述玻璃化溫度Tg+20℃。在本發明的一些優選的實施方式中，所述溫度T≥所述玻璃化溫度Tg+40℃。調控加熱溫度能夠使得液晶聚合物具有流動性。溫度T控制在高于液晶聚合物的玻璃化溫度20℃或者40℃，好處是增加溫度可以使得液晶聚合物的粘度降低，使得后續形成表面微納結構的速度增快。在本發明的一些實施方式中，所述取向為平行取向和/或垂直取向，即取向可以為平行取向，或者為垂直取向，或者為平行取向和垂直取向交替分布的復合取向。

在本發明進一步的一些實施方式中，所述取向為平行取向，或者為同時具有平行取向和垂直取向。利用具有基板的液晶盒制備液晶聚合物時，平行取向區域的液晶聚合物的層結構垂直于基板，容易沿著電場線方向向上流動，因此具有平行取向的液晶聚合物更容易產生表面微納結構。

在本發明的一些實施方式中，所述具有取向的液晶聚合物通過包括以下的步驟制備：