一種制備大軸徑比皺紋模板的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于模板制備技術(shù)，更具體地說是基于PDMS(聚二甲基硅氧烷)薄膜的轉(zhuǎn)移方法的制備技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]軟印刷技術(shù)是一種非光刻技術(shù)，是基于軟印章或模板的微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)，該技術(shù)采用聚合物印章或模具制備微結(jié)構(gòu)而得名，其軟是相對于半導(dǎo)體或金屬材料而言。與光刻相比，軟印刷技術(shù)適用于光敏型的化合物以及可以控制具有特殊化學(xué)官能團(tuán)的表面，沒有光的作用，不會使彈性印章光變形，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的圖案化。
[0003]軟印刷技術(shù)的工藝主要包括兩步:第一步模板的制備，通常采用光刻制備原始模板，然后經(jīng)過復(fù)制得到所需的模板或者印章；第二步是接觸并轉(zhuǎn)移，將印章上的圖形結(jié)構(gòu)通過墨水或高分子等物質(zhì)轉(zhuǎn)移到在基底材料上，然后經(jīng)過刻蝕工藝等在基底材料基體上得到所需的圖案。
[0004]在軟印刷技術(shù)中，聚合物印章的制備是核心，其圖形結(jié)構(gòu)來自母板。對于制備母板而言，只要能夠制備出圖形結(jié)構(gòu)的制備技術(shù)都可以用來制備母板，一般通過光刻制得，母板制備完成后，就可以通過復(fù)制來制作聚合物印章。聚合物印章的材料較多選用PDMS，在一些情況下也會用某些其他高分子，如聚氨基甲酸乙酷，聚酞亞胺。一旦母板制備完成，聚合物印章就能夠多次從母板復(fù)制而來，而每個彈性體印章或模具又可以在制備圖形結(jié)構(gòu)時應(yīng)用很多次，并且適用于不同材料不同化學(xué)性質(zhì)的表面，還可以在非平面上加工微圖案。
[0005]根據(jù)第二步中的圖形轉(zhuǎn)移方式的不同，可以分為:微接觸印刷(ycp)、復(fù)制模鑄(REM)、微轉(zhuǎn)移模鑄(μ TM)、微毛細(xì)模鑄(MMIC)等。雖然軟印刷技術(shù)中使用的聚合物印章或模具使其具有獨特的性能，但聚合物印章或模具同樣存在諸多問題，聚合物印章因其低彈性模量和柔性，導(dǎo)致其表面圖形結(jié)構(gòu)在重力或表面張力發(fā)生變形、粘結(jié)或塌陷等，最終影響圖形分辨率和精度，而印刷中的墨水分子在表面上的擴(kuò)散以及與表面之間的相互作用，就會影響圖形質(zhì)量和分辨率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種制備大軸徑比皺紋模板的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
[0007]本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0008]一種制備大軸徑比皺紋模板的方法，包括以下步驟:
[0009](I)通過拉伸、氧等離子體處理，一步法制備PDMS皺紋模板；
[0010](2)將PDMS皺紋模板在0.01?0.lmol/L的NaOH溶液中浸泡，使PDMS皺紋表面具有充分的親水集團(tuán)；
[0011](3)將皺紋模板取出干燥，與親水性PDMS基底接觸，在70?80°C下，加熱30?60min，最后揭去皺紋模板，則可以得到大軸徑比的皺紋模板。
[0012]所述步驟(I)拉伸、氧等離子體處理是指將PDMS彈性體薄膜拉伸10%，經(jīng)過氧等離子體處理15min，最后緩慢回縮至未拉伸的狀態(tài)。
[0013]所述步驟(2) NaOH溶液中浸泡時間為60min。
[0014]所述步驟(3)親水性PDMS基底是指將PDMS基底用紫外臭氧處理5min，在PDMS表面形成一定的親水性。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明制備方法簡單易行，得到的大軸徑比模板，在沉積顆粒物質(zhì)的時候，能更容易的實現(xiàn)物質(zhì)的附著，更好的應(yīng)用在生物、醫(yī)療等方面。
【附圖說明】
[0016]圖1轉(zhuǎn)移后-PDMS基底上的形貌；
[0017]圖2PDMS皺紋模板在轉(zhuǎn)移前的形貌；
[0018]圖3PDMS皺紋模板在轉(zhuǎn)移后的形貌；
[0019]其中:(a)光學(xué)顯微鏡圖；(b)原子力顯微鏡圖；(C)原子力高度圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]第一步:PDMS皺紋模板的制備
[0022]將I3DMS預(yù)聚體與交聯(lián)劑按質(zhì)量比為10:1混合，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?，倒入特定器皿中?；旌虾玫念A(yù)聚合物中有小氣泡，需通過循環(huán)水式多用真空泵來脫氣一段時間。脫氣完成后，將其放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行固化處理。將制備好的PDMS彈性薄膜，切成5cm*lcm的長方形長條，然后采用拉伸臺，將PDMS彈性體薄膜拉伸10% (5cm?5.5cm)，經(jīng)過氧等離子體處理15min，最后緩慢回縮至未拉伸的狀態(tài)，切成lcm*lcm的正方形備用。
[0023]第二步:PDMS皺紋模板在PDMS基底上的轉(zhuǎn)移
[0024]將PDMS基底用紫外臭氧處理5min，這樣能在PDMS表面形成一定的親水性，然后將PDMS皺紋模板放在一定濃度的NaOH溶液中浸泡一段時間后，干燥。
[0025]第三步:PDMS皺紋模板在PDMS基底上的轉(zhuǎn)移
[0026]然后與親水性的PDMS基底接觸，在70°C _80°C下加熱30?60min，然后揭開皺紋模板。當(dāng)揭開模板后，在PDMS基底上留下了一定的微圖案，PDMS皺紋模板的形貌也得到了增加。
[0027]如圖1，是PDMS皺紋模板在PDMS基底上轉(zhuǎn)移后基底上的形貌，其中，PDMS基底用紫外臭氧(UVO)處理5min，根據(jù)原子力測試的高度圖，PDMS基底上的形貌是凹槽狀，在凹陷的部分是倒三角形，高度差大約為I μπι左右。
[0028]如圖2和圖3，分別是模板轉(zhuǎn)移前后的光學(xué)顯微鏡圖片以及原子力顯微鏡圖片，模板在轉(zhuǎn)移后，由之前表面光滑的正弦形貌變?yōu)榇植诘纳郊剐?，皺紋模板在轉(zhuǎn)移前的振幅高度為1.2 μπι左右，在轉(zhuǎn)移后振幅高度增加到2.2 μm，也就是說，在轉(zhuǎn)移之后，模板的高度增加了 I μ m，這個高度恰好是PDMS基底上的高度差，所以通過模板在轉(zhuǎn)移前后的變化，從而我們可以確定在PDMS基底上，是基底向模板發(fā)生了轉(zhuǎn)移。這個轉(zhuǎn)移方向與皺紋模板在Si基底上的轉(zhuǎn)移方向是不同的。
[0029]在PDMS基底上，轉(zhuǎn)移方向不同于硬基底的原因是:PDMS皺紋模板是通過氧等離子體處理15min回縮得到的，PDMS基底是通過紫外臭氧(UVO)處理5min得到的，根據(jù)文獻(xiàn)報道，對于氧等離子體得到的硅氧層要相對于紫外臭氧得到的硅氧層致密，所以在相同深度內(nèi)，PDMS皺紋模板的內(nèi)部的化學(xué)鍵要強(qiáng)于PDMS基底內(nèi)的，當(dāng)有外力作用時，較弱的那一方發(fā)生斷裂，所以轉(zhuǎn)移的方向就是較弱的PDMS基底向較強(qiáng)的PDMS的皺紋模板發(fā)生轉(zhuǎn)移。
[0030]從模板和皺紋模板相對軟硬的角度，通過氧等離子體處理的皺紋模板的致密度大于紫外臭氧處理的基底，即皺紋模板的硬度大于PDMS基底，所以是較軟的PDMS基底向較硬的皺紋模板轉(zhuǎn)移。
[0031]下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032]實施例1
[0033]稱取4.0gNaOH,加入10mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取0.1mL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到1mL,制得0.01mol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在70°C下加熱30min，得到了柔性基底上的微圖案形貌，從而也使得皺紋模板的軸徑比增加。
[0034]實施例2
[0035]稱取4.0gNaOH,加入10mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取0.5mL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到10mL，制得0.05mol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在70°C下加熱30min，得到了柔性基底上的微圖案形貌，從而也使得皺紋模板的軸徑比增加。
[0036]實施例3
[0037]稱取4.0gNaOH,加入10mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取ImL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到10mL，制得0.lmol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在70 °C下加熱30min，得到了柔性基底上的微圖案形貌，從而也使得皺紋模板的軸徑比增加。
[0038]實施例4
[0039]稱取4.0gNaOH,加入10mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取ImL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到10mL，制得0.lmol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在80 °C下加熱60min，得到了柔性基底上的微圖案形貌，從而也使得皺紋模板的軸徑比增加。
[0040]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利的優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明專利并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明專利的啟示下，在不脫離本發(fā)明專利宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種制備大軸徑比皺紋模板的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)通過拉伸、氧等離子體處理，一步法制備PDMS皺紋模板； (2)將PDMS皺紋模板在0.0l?0.lmol/L的NaOH溶液中浸泡，使PDMS皺紋表面具有充分的親水集團(tuán)； (3)將皺紋模板取出干燥，與親水性PDMS基底接觸，在70?80°C下，加熱30?60min，最后揭去皺紋模板，則可以得到大軸徑比的皺紋模板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備大軸徑比皺紋模板的方法，其特征在于，所述步驟(I)拉伸、氧等離子體處理是指將PDMS彈性體薄膜拉伸10%，經(jīng)過氧等離子體處理15min，最后緩慢回縮至未拉伸的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備大軸徑比皺紋模板的方法，其特征在于，所述步驟(2)Na0H溶液中浸泡時間為60min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備大軸徑比皺紋模板的方法，其特征在于，所述步驟(3)親水性PDMS基底是指將PDMS基底用紫外臭氧處理5min，在PDMS表面形成一定的親水性。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種關(guān)于制備大軸徑比皺紋模板的方法，首先，通過拉伸，氧等離子體處理的步驟，一步法制得了PDMS皺紋模板，其次通過將PDMS皺紋模板在NaOH溶液中進(jìn)行浸泡，再與親水性的PDMS基底進(jìn)行接觸，在70℃-80℃加熱30-60min，最后揭去皺紋模板，則可以得到大軸徑比的皺紋模板。本發(fā)明制備方法簡單易行，得到的大軸徑比模板，在沉積顆粒物質(zhì)的時候，能更容易的實現(xiàn)物質(zhì)的附著，更好的應(yīng)用在生物、醫(yī)療等方面。
【IPC分類】B29D7-01
【公開號】CN104690991
【申請?zhí)枴緾N201410635302
【發(fā)明人】魯從華, 田闖
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年11月12日