[发明专利]一种双重响应的光刻胶组合物及其应用

说明书

本发明公开一种双重响应的光刻胶组合物及其应用。本发明公开的光刻胶组合物包含功能单体、聚合物以及光引发剂。该组合物中的功能单体、聚合物和光引发剂在飞秒激光的照射下发生聚合反应，将功能单体结合到聚合物链中，从而实现对pH和温度双重刺激的智能响应，同时具有较低的飞秒激光直写阈值，飞秒激光直写速度快。选用的光刻胶组合物多为烯烃类物质，原料易得、容易合成，简化了智能材料的获取流程。

技术领域

本发明涉及光刻胶及激光直写技术领域。更具体地，涉及一种双重响应的光刻胶组合物及其应用。

背景技术

飞秒激光加工技术是实现微结构制备的重要手段。该技术利用飞秒激光作为光源对光刻胶进行光照，使得光照射处的光刻胶同时吸收两个及两个以上的光子发生聚合反应。因此，飞秒激光直写技术具有高精度、无掩模、突破光学衍射极限、可加工三维微结构的能力。目前广泛用于制备微纳机器人，微流体结构和光学结构等。光刻胶是一种对飞秒激光具有双光子吸收的材料体系，但现阶段使用的传统商用光刻胶以及无机非金属材料所得到的微结构在加工完成后无法灵活改变自身结构，无刺激响应或可控自适应变形能力。CN113835296A公开了一种飞秒激光直写光刻胶组合物，涉及一种丙烯酸酯类单体、光引发剂和聚合物组合形式，通过特定结构的单体和聚合物，所述光刻胶组合物具有双色光敏性，不仅提高了飞秒激光直写精度，同时降低了飞秒激光直写阈值、增强了机械强度，但文中并未涉及有关于刺激响应的技术概念。

目前在本领域出现一类刺激响应材料，也称为智能材料，可以接收外部环境的刺激信号，会根据特定的触发因素(例如热、光、电场和磁场、pH、氧化还原剂、气体等)使自身分子结构或状态发生改变，从而影响其物理或化学性质，进而体现出相应的功能。这些刺激响应材料通常被认为是智能的，因为它们能够感知周围环境并产生人为可控的响应。刺激响应材料已被用于传感器、致动器、可穿戴设备和生物医学设备等领域。人们越来越关注智能材料及其广泛应用的同时，开始将智能材料与微结构相结合，以充分利用其材料特性。然而，制备这种可刺激响应的微结构具有制造时间长、成本高、和有限的可用材料等问题，可刺激响应的微结构制造仍然具有挑战性。

因此，需要开发一种具备多重刺激响应特性的光刻胶组合物，从而实现多重响应微结构的制备。

发明内容

基于以上缺陷，本发明的第一个目的在于提供一种双重响应的光刻胶组合物。该光刻胶组合物中的功能单体和聚合物在光引发剂作用下被飞秒激光引发聚合，功能单体结合到聚合物链中，从而实现对pH和温度的双重刺激的智能响应，同时具有较低的飞秒激光直写阈值，飞秒激光直写速度快。

本发明的第二个目的在于提供一种利用如上光刻胶组合物在制备双重响应的微结构方面的应用。本发明制备的光刻胶组合物可以在飞秒激光照射区域内快速成型，获得高分辨率的复杂三维微结构；得到的微结构无需添加额外物质，便可以实现稳定、可重复的温度响应与pH响应行为。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开一种双重响应的光刻胶组合物，包含功能单体、光引发剂和聚合物；

所述功能单体包含具有如下结构式Ⅰ的丙烯酸酯类单体和结构式Ⅱ的丙烯酸酯类单体；

其中，m1表示1-50的整数，R₁、R₂各自对立地表示为C1-C5的直链或支链烷基；

X-(Y)_m2 Ⅱ；

其中，X表示C1-C50的直链或支链烷基，m2表示1-20的整数；

Y表示-OOC-CR₃＝CH₂；R₃表示甲基或氢；

所述聚合物为具有如下结构式Ⅲ的聚合物：