[发明专利]基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构及其制备方法

权利要求书

1.一种基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）采用复型方法制备柔性孔阵列模具（2），柔性孔阵列模具（2）通过模具背衬（1）吸附在机械台上平面（7）的下表面上；

2）将聚合物的溶液涂覆于基材（4）上形成聚合物薄膜（3），聚合物薄膜（3）通过基材（4）吸附在机械台下平面（8）的上表面上；

3）通过调整机械台上平面（7）与机械台下平面（8）的间距，将柔性孔阵列模具（2）压在聚合物薄膜（3）上，使柔性孔阵列模具（2）与聚合物薄膜（3）接触，并放置在真空环境中，使聚合物薄膜（3）充分填充入柔性孔阵列模具（2）中；

4）最后通过柔性孔阵列模具（2）对聚合物薄膜（3）进行机械拉伸，拉伸完成后固化脱模，制备出端部有质量块的大深宽比纳米纤维结构。

2.根据权利要求1所述的基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，柔性孔阵列模具（2）的具体制备方法如下：

首先在硅片基材上通过光刻和等离子体刻蚀的方法制备出圆柱阵列的硅模具，之后通过复型的方法得到与硅模具结构互补的柔性孔阵列模具（2）；柔性孔阵列模具（2）为能够与聚合物薄膜（3）保持良好的接触的PDMS或氟树脂柔性模具；柔性孔阵列模具（2）上孔的特征尺寸为500nm～20μm，深度为500nm～10μm，孔阵列化密度为25²～500²孔/mm²。

3.根据权利要求1所述的基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的聚合物材料为热塑性材料或光固化材料；

当聚合物材料为热塑性材料时，将热塑性材料加热至粘流态温度以上，使得热塑性材料填充入柔性孔阵列模具（2）中，并保持温度，通过控制柔性孔阵列模具（2）移除的方向，对填充到柔性孔阵列模具（2）的热塑性材料进行机械拉伸；随后冷却固化，进行脱模，形成端部有质量块的大深宽比纳米纤维结构；

当聚合物材料为光固化材料时，先将光固化材料填充入柔性孔阵列模具（2）中；然后通过控制柔性孔阵列模具（2）移除的方向，对光固化材料进行机械拉伸；最后对拉伸的纳米纤维结构进行光固化，形成端部有质量块的大深宽比纳米纤维结构。

4.根据权利要求1所述的基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，聚合物薄膜（3）通过旋涂法或者提拉法涂覆于基材（4）上，薄膜厚度为1μm～10μm。

5.根据权利要求1所述的基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中，基材（4）为刚性基材或柔性基材。

6.根据权利要求5所述的基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构的制备方法，其特征在于：所述的刚性基材为玻璃或硅，柔性基材为塑料或金属箔。

7.根据权利要求1所述的基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中，通过控制柔性孔阵列模具（2）对聚合物薄膜（3）机械拉伸的方向，制备出具有20°～90°的倾斜角度的纳米纤维结构（5）。

8.根据权利要求1所述的基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中，通过控制柔性孔阵列模具（2）对聚合物薄膜（3）机械拉伸的方向，使柔性孔阵列模具（2）垂直向上脱模，制备出垂直的纳米纤维结构（6）。

9.一种由权利要求7所述的制备方法制备的基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构，其特征在于：制备出的纳米纤维结构具有20°～90°的倾斜角度，且纳米纤维结构的直径为10nm～1000nm，高度为20μm～40μm，深宽比范围为10～100。

10.一种由权利要求8所述的制备方法制备的基于机械力拉伸的大深宽比纳米纤维结构，其特征在于：制备出的纳米纤维结构为垂直的纳米纤维结构，且纳米纤维结构的直径为10nm～1000nm，高度为20μm～40μm，深宽比范围为10～100。