[发明专利]一种基于可溶中间转移层的柔性多层嵌套结构制备方法

说明书

本发明公开一种基于可溶中间转移层的柔性多层嵌套结构制备方法，属于MEMS技术领域。本发明提出一种基于聚乙烯醇(PVA)可溶中间转移层的工艺方法，完成跨尺度微纳结构图形转移，建立以硅基原始模版制备可溶的PVA中间转移层，然后在以PVA中间转移层复制柔性复杂多层微纳复合结构的工艺路线。该方法在实现从硬质正图形到柔性正图形的转移的同时完成跨尺度柔性材料的制备，从而减少了传统过程中制备硬质负图形的复杂工艺，并为实现更复杂结构柔性材料的制备提供了技术基础。

技术领域

本发明涉及一种基于MEMS技术(微机械电子技术)，尤其涉及一种微纳电子工艺中微纳柔性结构制备方法。

背景技术

基于柔性材料的微纳功能结构在医学，表面科学，以及微纳光学等领域有着重要的应用价值。这种具有微纳功能结构的柔性材料已在细胞筛选，超疏水，光电子器件等领域开展了广泛的研究。

当所需的柔性材料其微纳结构十分复杂时，如三层微纳复合结构，若使用传统的工艺方法：1.利用硬质负模板通过浇筑的方式直接制备出这种柔性材料。这种方式的关键是制备出硬质负模板，而三层微纳复合结构柔性材料对应的硬质负模板，就会是一种三层槽中带槽的结构，这种结构很难加工，因此无法实现。2.利用多次转移的柔性制造工艺，以硬质正图形为模板。这种方式存在着从硬质正图形到软质负图形再到硬质正图形的循环，即以硬质正图形为模板只能得到具有正图形的硬质材料，因此无法实现。3.利用压印的方式压印出具有三层微纳复合结构的柔性材料。这种方式会因为自身参数的限制，导致压印出的微纳复合结构出现损失，从而无法制备出保形的柔性材料。因此，这种柔性材料的应用受到了一定的限制。

在以专利号为CN106268991A名为《一种PDMS微流控芯片的制作方法》和专利号为CN107186298A名为《一种基于PDMS模板的沟槽阵列电解加工系统及方法》为代表的一系列专利中其PDMS结构的制备均是以硬质负图形材料模板在真空下浇筑完成的。因此，必须制备出硬质负图形材料模板才能得到PDMS结构。当所需的柔性材料其结构本就十分复杂时，往往难以加工出硬质负图形材料模板，这种制备方法就受到了限制。

以专利公开号CN106799830A名称为《一种等离子体辅助的聚合物表面微结构热压印方法》和专利号为CN104281004A名为《一种热压法制备PDMS印章的方法》为代表的专利，可分别在微米尺度和纳米尺度下压印出具有微纳结构的柔性材料。然而，压印微米尺度柔性材料的参数和压印纳米尺度柔性材料的参数不一致。这就导致了在跨尺度压印时，无法兼顾微米级结构和纳米结构，从而必然造成微纳功能结构的损失。

因此，本发明提出一种基于可溶中间转移层的柔性多层嵌套结构制备方法，具体的是一种基于聚乙烯醇(PVA)可溶中间转移层的工艺方法，完成跨尺度微纳结构图形转移，建立以硅基原始模版制备可溶的PVA中间转移层，然后在以PVA中间转移层复制柔性复杂多层微纳复合结构的工艺路线，可为科研或工业化生产提供有效手段。

发明内容

本发明提出一种基于可溶中间转移层的柔性多层嵌套结构制备方法，其特点是在实现从硬质正图形到柔性正图形的转移的同时完成跨尺度柔性材料的制备，从而减少了传统过程中制备硬质负图形的复杂工艺，并为实现更复杂结构柔性材料的制备提供了技术基础。

本发明的技术方案是：一种基于可溶中间转移层的柔性多层嵌套结构制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将PVA粉末加入到无水乙醇中，搅拌使之分散。

步骤2：在75℃-80℃的水浴锅中，将悬浊的PVA和无水乙醇溶液与水混合，并用搅拌器搅拌，直至得到澄清粘稠的PVA溶液。

步骤3：将钝化过的硅基模板置于容器中，然后将配制好的PVA溶液缓缓倒入容器中，用刮片刮去多余的PVA溶液，使其液面与容器端口齐平，以控制PVA薄膜的厚度。