[发明专利]平面表面导电环阵列及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面表面导电环阵列及其制备方法，属于材料微结构及其制备技术领域。

背景技术

新型微结构的发明和制备将可能获得新的功能，并在生物、光学、光电、信息等领域等各个领域实现应用。在平面上制备导电的微米纳米环状阵列，在其表面施加上电场后，可以实现平面表面的环状电场。因此，可以用来进行微纳尺度的电场调控。例如，可以调控对电场响应的纳米颗粒，改变其空间分布，形成环状的纳米颗粒结构；通过电场的通断进行电场响应的纳米颗粒的搬运；可以研究施加电场对生物体在聚合物表面的粘附行为的影响等等。目前，平面表面导电环阵列的制备是一个技术难点，需要寻求新的制备技术与方法获得平面表面导电环阵列。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面表面导电环阵列，使该微结构材料可以在生物、光学、光电、信息等领域获得广泛应用。本发明的另一目的是提供该微结构材料的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明的导电环阵列采用如下技术方案：

平面表面导电环阵列，包括聚合物基体II和圆台状的聚合物基体I阵列，所述圆台状的聚合物基体I的侧表面包裹有一层导电体，其中，圆台的上表面裸露在聚合物II的表面处呈环形，其他部分均埋在聚合物基体II中，从而形成在聚合物II平面衬底上的环形导电阵列。

本发明所述的平面表面导电环阵列的制备方法，包括以下步骤：

（1）在底面直径为2～200μm的聚合物I微针阵列表面通过化学镀，电镀，溅射，或以上方法任意组合包覆一层50nm～5μm厚度的导电金属或导电氧化物材料；

（2）将包覆后的聚合物基体I微针阵列用聚合物II材料通过热熔浇注，反应灌注，或以上方法任意组合包埋； 

（3）通过切割，研磨，切削，或以上方法组合去除掉部分聚合物I和聚合物II材料，获得垂直于聚合物I的平面，即得平面表面导电环阵列。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1）可获得新型的平面表面导电环阵列。（2）成本低廉，无需大型仪器，工艺简单可靠。

附图说明

图1是本发明的平面表面导电环阵列的制备过程示意图。其中，步骤1）：聚合物I微针阵列表面包覆导电材料；步骤2）：用聚合物材料II进行包埋；步骤3）：形成平面表面导电环阵列。

具体实施方式

实施例1：在底面直径为10μm的聚苯乙烯微针阵列尖端表面溅射包覆一层200nm厚度的金膜，然后将包覆金膜后的聚苯乙烯微针阵列灌注甲基丙烯酸甲酯预聚体并进行反应，最后沿着垂直于聚苯乙烯微针的方向进行切割，去除掉部分聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯后即得聚甲基丙烯酸甲酯基底表面的金导电环阵列。

实施例2：在底面直径为2μm的聚二甲基硅氧烷微针阵列尖端表面通过溅射包覆一层50nm厚度的铬薄膜，然后将包覆铬膜后的聚二甲基硅氧烷微针阵列灌注苯乙烯预聚体并进行反应，最后沿着垂直于聚二甲基硅氧烷微针的方向进行切割，去除掉部分聚二甲基硅氧烷和聚苯乙烯后即得聚苯乙烯基底表面的铬导电环阵列。

实施例3：在底面直径为200μm的聚甲基丙烯酸甲酯微针阵列表面通过化学镀包覆一层5μm厚度的银薄膜，然后将包覆银膜后的聚甲基丙烯酸甲酯微针阵列通过热熔灌注聚苯乙烯，然后沿着垂直于聚甲基丙烯酸甲酯微针的方向进行研磨，去除掉部分聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯后即得聚苯乙烯基底表面的银导电环阵列。

实施例4：在底面直径为50μm的聚乙烯微针阵列表面通过电镀包覆一层1μm厚度的镍薄膜，然后将包覆镍膜后的聚乙烯微针阵列灌注甲基丙烯酸甲酯预聚体并进行反应，然后沿着垂直于聚乙烯微针的方向进行切削，去除掉部分聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯后即得聚甲基丙烯酸甲酯基底表面的镍导电环阵列。

实施例5：在底面直径为5μm的聚甲基丙烯酸甲酯微针阵列表面通过溅射包覆一层50nm厚度的ITO薄膜，然后将包覆ITO膜后的聚甲基丙烯酸甲酯微针阵列反应灌注聚二甲基硅氧烷，沿着垂直于聚甲基丙烯酸甲酯微针的方向进行切割，去除掉部分聚甲基丙烯酸甲酯和二甲基硅氧烷后即得PMMA基底表面的金导电环阵列。

实施例6：在底面直径为30μm的聚二甲基硅氧烷微针阵列表面通过溅射包覆一层100nm厚度的银薄膜，然后将包覆银膜后的聚二甲基硅氧烷微针阵列反应灌注聚二甲基硅氧烷，沿着垂直于聚二甲基硅氧烷微针的方向进行切割，去除掉部分聚二甲基硅氧烷后即得聚二甲基硅氧烷基底表面的银导电环阵列。