[發(fā)明專利]一種聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜的制備方法及其應用

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• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113406731A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏宏燕;張木儒;謝康
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: G02B1/04
• 分類號: G02B1/04
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 陳嘉雯

本發(fā)明涉及聚合物材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜的制備方法及其應用。本發(fā)明公開了一種聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜的制備方法，該制備方法以聚二甲基硅氧烷為原料，采用模板法制備得到陣列結(jié)構(gòu)膜。該制備方法可以根據(jù)陣列結(jié)構(gòu)排列需求進行設(shè)計，獲得所需的聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜。該制備方法操作簡單快捷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜的制備方法及其應用。

背景技術(shù)

聚合物微納陣列結(jié)構(gòu)作為有機合成與材料科學相結(jié)合的，并在一定襯底上選用相應的微納米結(jié)構(gòu)單元如微納米級孔洞等按照一定規(guī)律組成的一種結(jié)構(gòu)體系，它是微納米材料體系的一個重要組成部分，也是現(xiàn)代有機化學與材料化學領(lǐng)域的重要前沿課題之一。聚合物微納陣列結(jié)構(gòu)，不僅具有微納米結(jié)構(gòu)單元材料本身固有的性質(zhì)，還存在一些孤立單所不具備的性能特征。利用仿生原理來指導特殊材料的有機合成，即受自然界生物特殊構(gòu)和功能的啟示，模仿或利用聚合物微納陣列的制備及性能研究生物體結(jié)構(gòu)、功能和生化過程并應用到材料設(shè)計，以便獲得接近或超過生物材料優(yōu)性的新材料，或利用天然生物合成的方法獲得所需材料。聚合物微納陣列結(jié)構(gòu)在仿壁虎腳高黏附性材料、仿荷葉自清潔超疏水材料、有機催化、信息科學、生物技術(shù)等方面都有著廣泛的應用前景。

但現(xiàn)的聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜的制備還存在著制備步驟繁瑣，制備難度大，難以一步成型，生產(chǎn)量較小的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種一種聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜的制備方法及其應用，該制備方法，可以根據(jù)陣列結(jié)構(gòu)排列需求進行設(shè)計，獲得所需的聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜。

其具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：在硅片上旋涂光刻膠，利用光刻機曝光、顯影后形成目標圖案掩模，然后刻蝕沒有光刻膠圖案區(qū)域的硅片，獲得硅模板；

步驟2：將聚二甲基硅氧烷溶液旋涂在所述硅模板表面，固化、脫模后，得到聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜。

本發(fā)明以聚二甲基硅氧烷為制備原料，采用模板法制得聚合物陣列結(jié)構(gòu)膜。模板法是選用一定規(guī)則排列的微納米結(jié)構(gòu)陣列作為模板，通過一系列技術(shù)合成新的聚合物微納陣列結(jié)構(gòu)的技術(shù)。即在一定材料上通過適當?shù)姆椒ㄖ圃斐鲆欢ㄉ疃群椭睆降目锥搓嚵校丝锥磁帕杏幸欢ǖ姆植家?guī)律及一定的間距。在陰模模板上澆注一層液體或膠體的聚合物，經(jīng)聚合或縮合反應固化成型，去除模板即可得到和模板對應的微納陣列結(jié)構(gòu)。一般來說，一定規(guī)則排列的微納米結(jié)構(gòu)陣列可以依靠自組織法或者刻蝕法形成。模板法既利用了自組織法簡單、便捷的特點，也利用了化學刻蝕法易于對微納陣列的形態(tài)控制，也克服了自組織法只適合于特定材料和特定形態(tài)體系的缺點，這有利于多重有機聚合物有序陣列結(jié)構(gòu)的合成及其形態(tài)的控制。例如，自組織法合成的氧化鋁模板、化學刻蝕法合成的多孔硅以及微接觸印刷法合成的有序孔模板均可用來合成多種聚合物微納陣列結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明步驟1中，所述曝光時間為7s；所述顯影時間為45s；所述刻蝕的反應氣體為SF₆；所述刻蝕的速率為2μm/min。

本發(fā)明步驟1獲得的硅模板為微米級的小孔結(jié)構(gòu)。

為了防止PDMS膜在脫模的過程中由于黏附力過大而怕壞微結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在步驟2之前，還包括：向所述硅模板表面噴濺八氟環(huán)丁烷C4Fs，來減少陣列結(jié)構(gòu)膜與硅模板之間的黏附力，從而是陣列結(jié)構(gòu)膜更容易自硅模板剝離。

本發(fā)明步驟2中，所述聚二甲基硅氧烷溶液制備方法包括以下步驟：

將預聚物與固化劑混合，然后放入真空箱中除去氣泡；

所述預聚物與所述固化劑的質(zhì)量比為8：1～16：1，優(yōu)選為10：1；

所述真空箱的真空度為133Pa，真空時間為30min。