[发明专利]基于离心力的微纳结构复制方法及制备得到的聚合物微纳结构

说明书

本发明涉及微纳结构复制技术领域，尤其是涉及一种基于离心力的微纳结构复制方法及制备得到的聚合物微纳结构。所述基于离心力的微纳结构复制方法，包括如下步骤：聚合物置于微纳结构模板上，加热至温度T，离心填充；降温使聚合物冷却，脱模；其中，所述温度T大于所述聚合物的玻璃化转变温度Tg。本发明无需使用昂贵的设备，利用离心力使聚合物充分填充于微纳结构模板的间隙，从而实现微纳结构的复制；加热条件下，使聚合物具备足够的流动性，利用离心力，以填充于微纳结构模板的空隙，完成填充后，通过降温冷却，即可使聚合物重新恢复玻璃态，脱模即完成微纳结构的复制。

技术领域

本发明涉及微纳结构复制技术领域，尤其是涉及一种基于离心力的微纳结构复制方法及制备得到的聚合物微纳结构。

背景技术

微纳制造技术是在微米、纳米级尺度上对材料进行制造加工的技术，是微纳结构、微器件和微纳系统制造的基本手段和重要基础。微米级尺度的制造技术主要是微机械加工与激光刻写等，而纳米级尺度的制造技术主要包括自组装技术与基于半导体的光刻技术。

光刻技术中的光学光刻、离子束光刻、X射线光刻、反应离子刻蚀以及纳米压印光刻技术都属于对掩模板的微纳米结构复制技术。例如，光学光刻是让强光通过光学掩模板打到涂有光刻胶的衬底上，只有被照射到的部分光刻胶发生交联反应负胶或降解反应，从而在光刻胶上形成图案。纳米压印光刻技术，是利用气体压力使聚合物或光刻胶复制压印模板的微纳结构。纳米压印技术是一种高产率和高分辨率的光刻技术，是超精细加工技术领域的研究热点。

然而，通过上述技术实现微纳结构的复制过程，需要使用昂贵仪器，制备成本高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于离心力的微纳结构复制方法，工艺简单，不需要昂贵的设备，以解决现有技术中存在的成本高等技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种所述基于离心力的微纳结构复制方法制备得到的聚合物微纳结构，所述聚合物微纳结构可广泛用于微纳器件，特别是柔性及透明微纳器件领域。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种基于离心力的微纳结构复制方法，包括如下步骤：

聚合物置于微纳结构模板上，加热至温度T，离心填充；

降温使聚合物冷却，脱模；

其中，所述温度T大于所述聚合物的玻璃化转变温度Tg。

本发明所述的基于离心力的微纳结构复制方法，无需使用昂贵的设备，将聚合物加热至玻璃化转变温度之上，使聚合物具备足够的流动性，配合离心力的外力作用，使聚合物充分填充于微纳结构模板的间隙，从而实现微纳结构的复制；采用上述加热条件下，使聚合物具备足够的流动性，利用离心作用，以填充于微纳结构模板的空隙，完成填充后，通过简单的降温冷却，即可使聚合物重新恢复玻璃态，形状稳定，脱模，即得到基于聚合物的微纳结构，完成微纳结构的复制。

优选的，所述聚合物包括热塑性聚合物。如根据不同需求，在不同实施方案中，所述聚合物可以为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲醛等等。所述热塑性聚合物可根据实际使用需求进行选择，不局限于此。并且，所述热塑性聚合物的分子量可根据实际需求进行选择。

优选的，通过旋涂或滴涂的方法将聚合物置于微纳结构模板上；或者将聚合物的薄膜或粉体直接置于微纳结构模板上。

优选的，所述微纳结构模板包括周期性或非周期性的微纳结构阵列。

聚合物置于微纳结构模板上，加热至玻璃化转变温度后，利用离心力的作用，聚合物填充于微纳结构模板的间隙中，从而实现微纳结构的复制。