[发明专利]一种聚合物阵列结构膜的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及聚合物材料技术领域，尤其涉及一种聚合物阵列结构膜的制备方法及其应用。本发明公开了一种聚合物阵列结构膜的制备方法，该制备方法以聚二甲基硅氧烷为原料，采用模板法制备得到阵列结构膜。该制备方法可以根据阵列结构排列需求进行设计，获得所需的聚合物阵列结构膜。该制备方法操作简单快捷。

技术领域

本发明涉及聚合物材料技术领域，尤其涉及一种聚合物阵列结构膜的制备方法及其应用。

背景技术

聚合物微纳阵列结构作为有机合成与材料科学相结合的，并在一定衬底上选用相应的微纳米结构单元如微纳米级孔洞等按照一定规律组成的一种结构体系，它是微纳米材料体系的一个重要组成部分，也是现代有机化学与材料化学领域的重要前沿课题之一。聚合物微纳阵列结构，不仅具有微纳米结构单元材料本身固有的性质，还存在一些孤立单所不具备的性能特征。利用仿生原理来指导特殊材料的有机合成，即受自然界生物特殊构和功能的启示，模仿或利用聚合物微纳阵列的制备及性能研究生物体结构、功能和生化过程并应用到材料设计，以便获得接近或超过生物材料优性的新材料，或利用天然生物合成的方法获得所需材料。聚合物微纳阵列结构在仿壁虎脚高黏附性材料、仿荷叶自清洁超疏水材料、有机催化、信息科学、生物技术等方面都有着广泛的应用前景。

但现的聚合物阵列结构膜的制备还存在着制备步骤繁琐，制备难度大，难以一步成型，生产量较小的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种一种聚合物阵列结构膜的制备方法及其应用，该制备方法，可以根据阵列结构排列需求进行设计，获得所需的聚合物阵列结构膜。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种聚合物阵列结构膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在硅片上旋涂光刻胶，利用光刻机曝光、显影后形成目标图案掩模，然后刻蚀没有光刻胶图案区域的硅片，获得硅模板；

步骤2：将聚二甲基硅氧烷溶液旋涂在所述硅模板表面，固化、脱模后，得到聚合物阵列结构膜。

本发明以聚二甲基硅氧烷为制备原料，采用模板法制得聚合物阵列结构膜。模板法是选用一定规则排列的微纳米结构阵列作为模板，通过一系列技术合成新的聚合物微纳阵列结构的技术。即在一定材料上通过适当的方法制造出一定深度和直径的孔洞阵列，此孔洞排列有一定的分布规律及一定的间距。在阴模模板上浇注一层液体或胶体的聚合物，经聚合或缩合反应固化成型，去除模板即可得到和模板对应的微纳阵列结构。一般来说，一定规则排列的微纳米结构阵列可以依靠自组织法或者刻蚀法形成。模板法既利用了自组织法简单、便捷的特点，也利用了化学刻蚀法易于对微纳阵列的形态控制，也克服了自组织法只适合于特定材料和特定形态体系的缺点，这有利于多重有机聚合物有序阵列结构的合成及其形态的控制。例如，自组织法合成的氧化铝模板、化学刻蚀法合成的多孔硅以及微接触印刷法合成的有序孔模板均可用来合成多种聚合物微纳阵列结构。

本发明步骤1中，所述曝光时间为7s；所述显影时间为45s；所述刻蚀的反应气体为SF₆；所述刻蚀的速率为2μm/min。

本发明步骤1获得的硅模板为微米级的小孔结构。

为了防止PDMS膜在脱模的过程中由于黏附力过大而怕坏微结构，本发明在步骤2之前，还包括：向所述硅模板表面喷溅八氟环丁烷C4Fs，来减少阵列结构膜与硅模板之间的黏附力，从而是阵列结构膜更容易自硅模板剥离。

本发明步骤2中，所述聚二甲基硅氧烷溶液制备方法包括以下步骤：

将预聚物与固化剂混合，然后放入真空箱中除去气泡；

所述预聚物与所述固化剂的质量比为8：1～16：1，优选为10：1；

所述真空箱的真空度为133Pa，真空时间为30min。