[发明专利]光敏型树脂组合物及其制品

说明书

本发明涉及一种光敏型树脂组合物及其制品，其是一种适用于双光子打印的光敏型树脂组合物，该组合物中的单体具有高的反应活性，在引发剂的存在下，能够在飞秒激光所产生的激光的焦点处快速聚合，大大提高了加工扫描速度和精度。在本发明一些优选的实施方案中，本发明所提供的光敏型树脂组合物通过特定结构的丙烯酸酯类单体、环氧化合物、交联性单体等的存在，不仅提高了光聚合反应性、机械强度，同时也避免了固化后尺寸收缩效应。此外，本发明还提供了基于上述光敏型树脂组合物的双光子打印的方法。进一步，本发明也提供了基于上述双光子打印方法而得到的制品。

技术领域

本发明属于微纳尺寸精细加工技术领域，具体涉及一种可用于双光子打印的光敏树脂组合物，以及使用所述树脂组合物进行双光子打印的制造方法。

背景技术

双光子打印是一种极具潜力的激光3D微纳打印技术，可以实现特征尺寸小于100nm的精密结构加工，可以应用在许多高精尖领域，如：微纳光子学、微电子系统、微流控、生物医学以及微型器件等。跟传统的紫外激光光刻技术相比，具有低成本、无掩模、非接触式和高分辨率的优点。

双光子打印基于双光子吸收和固化原理，所谓双光子吸收是指光敏型物质同时吸收两个光子，它仅发生在飞秒激光聚焦后的超强激光光强焦点处。由于所用激光波长较长，光强较低，光路上的其它区域不足以发生双光子吸收效应，因此可以实现高精度的3D微纳加工。双光子打印中需要使用光刻胶，光刻胶也称双光子光敏树脂，主要由单体和光引发剂组成。现有技术记载了飞秒激光聚焦在光刻胶内部，光引发剂仅在焦点处被引发，使周围单体发生聚合(如图4)。通过控制焦点的扫描路径，在光刻胶内部生成具有三维结构聚合物，最后用显影液将未反应的单体溶解，即可得到所需要的三维模型。

引用文献1公开了一种双光子聚合3D打印机及打印方法，该打印机包括飞秒激光脉冲系统、亚微米级精度运动平台、CCD监控系统和控制电脑，控制电脑控制运动平台和光路开关实现双光子聚合打印；如此逐层打印；之后，溶解掉未交联的光敏树脂，可实现微纳米打印精度。光敏树脂作为双光子聚合材料，可以采用正刻胶和负刻胶。常见的正刻胶品牌有SCR500、NOA72和EPO-TEK301，负刻胶有SU-8和SCR701。待打印过程结束后，可以用酒精清洗掉未交联固化的光敏树脂。

引用文献2指出，双光束激光直写技术可大幅度提高三维微结构加工的分辨率，但其特殊的光与物质的相互作用要求对于特种光刻胶的发展提出了挑战。目前，双光束超分辨激光直写加工应用的单体材料大多用丙烯酸酯类单体，不同分子结构的聚合物单体对光抑制作用以至后续功能性应用也会产生影响。

因此，可以看出，到目前为止，双光束激光直写加工技术在纳米科学与技术各领域应用还处于快速发展阶段，对于该种方法的探索大多集中于设备以及加工方法方面，对于双光子打印材料的研究仍然比较有限。

随着使用需求的不断发展，快速打印出高精度的三维模型，进一步地要求了光刻胶应当具有高灵敏度，灵敏度的高低直接影响了双光子打印中的扫描速率和打印精度。此外，由于常规的光敏型组合物基于单体的聚合和/或交联，但聚合物固化时往往伴随着尺寸的收缩，因此，为了能够获得结构异常精细的部件，控制光刻胶的固化收缩率也是重要的，这同样影响打印最终部件的精细程度和可靠性。此外，聚合单体的高强度有利于提高打印模型的结构稳定性。

因此，对于满足高精度立体加工的双光子光敏树脂成为了双光子打印技术领域的研究热点。

引用文献

引用文献1：CN105751511 A

引用文献2：双光束超分辨激光直写纳米加工技术，光电工程,2017.44(12)：p.1133-1145.

发明内容

发明要解决的问题