[发明专利]一种曲面疏水微结构的制备方法

说明书

本发明提供了一种曲面疏水微结构的制备方法，包括如下步骤：在石英玻璃上粘附可剥离水标纸；在水标纸上涂覆一定厚度的光刻胶并固化；使用紫外光刻机进行曝光；对光刻胶进行显影；在显影完成后的光刻胶膜层沟道内添加天然树脂与无机颜料合成的油墨；将制备好的图文版放入有机溶剂中，溶解掉光刻胶；使用活化剂剥离水标纸和石英玻璃；通过水转印完成油墨图形的附着，后处理固化油墨，完成曲面材料表面微结构的生成，实现疏水功能。本发明提出了一种柔性微结构的制备方法，使曲面也能够完成微结构的生成，方法简单，适用范围广。

发明领域

本发明涉及一种微结构的制备方法，具体涉及一种曲面疏水微结构的制备方法。

背景技术

研究表明，在材料表面制备微纳米阵列结构能增大液体在表面的接触角，当接触角大于150度以上时，可以形成超疏水效果。此技术在表面处理方面用处很大，目前有喷涂、打磨、电镀等方法。对于平面材料来说，上述方法都较为容易，但制备结构多属于无序结构。其可以使用半导体光刻刻蚀工艺完成更规则的结构制备。但对于曲面材料来说，尤其是闭合曲面材料，规则微结构的制备非常困难。尤其是微结构尺寸达到20微米级别时，目前成熟可用的技术只有半导体光刻刻蚀工艺，但其只能针对平面结构材料进行。

发明专利CN105259733A提出了《一种用于曲面图形化的柔性掩膜板制备方法》。其制备的曲面微结构图案虽然能实现闭合曲面的图案附着，但是其微结构图案的制备采用激光或点光刻胶制备。其中激光制备精度不足，激光烧灼会引起毛边和残留物难以去除问题，而点光刻胶近乎于随机型图案处理，最终的效果成毅。

专利公开号(CN201510037978)，名称为“柔性、可拉伸、可变形曲面光刻模板与光刻方法和装置”的发明，主要通过该发明实现在具有复杂曲面的基底上进行光刻，其柔性掩膜板的制作比较复杂。需要低杨氏模量的硅胶和作为挡光的金属材料，金属材料通过溅射或者蒸镀的方法沉积在硅胶上。由于用硅基板作为掩膜板，实现掩膜板图形化，成本较高，且无法在曲面上实现复杂图形。

以上案例都较为复杂，不具有规模、低成本制备能力。因此快速、方便的制备微结构的方法尤为重要。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种曲面疏水微结构的制备方法，其制备过程简单、可操作性强。本发明使用了平面半导体光刻工艺和水转印技术结合，实现了闭合曲面的微结构制备，对推动微结构技术的广范围应用具有实际意义。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种曲面疏水微结构的制备方法，其按照以下步骤进行：

S1、在石英玻璃上粘附可剥离水标纸；

优选的，采用4-12寸半导体用石英玻璃片，经过有机无机溶液清洗后，采用树脂粘合可剥离水标纸，水标纸的大小与石英玻璃片的大小相同；

S2、在水标纸上涂覆光刻胶并固化；

优选的，采用光刻胶旋涂机涂覆光刻胶，保证厚度为30-80微米；

S3、使用平面曝光机完成微结构图形的曝光；

优选的，微结构图形为单一图形重复排列组成的阵列式图案，其图形为正方形、圆形和正六边形之一；

更为优选的，单一图形的边长或直径为10-20微米，间距为5-15um；

S4、对光刻胶显影；

S5、对显影完成的光刻胶薄膜层上的沟道进行油墨填充，完成微结构图案印制；

优选的，填充油墨采用天然树脂或其他不被有机溶剂溶解的树脂与无机颜料的合成体；

更为优选的，填充油墨的高度小于光刻胶沟道高度的1/2，为了能够漏出光刻胶侧面，使得后续去胶速度加快，同时避免油墨覆盖光刻胶造成无法去除的后果。