本發(fā)明涉及軟物質的微納米加工技術，具體涉及一種利用表面氧化控制轉移印刷法進行PDMS表面圖案化的工藝方法。

背景技術：
聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種最廣泛使用的硅基有機聚合物材料。PDMS作為一種有機硅橡膠，在戶外絕緣材料、填縫劑、潤滑劑、人體整形植入等方面有著很多用途，更為重要的是其在微納制造中有著獨特的應用前景。在微納尺度上，PDMS厚/薄膜廣泛應用于軟刻蝕技術、微/納流體控制、微/納電子機械系統(tǒng)、生物傳感等諸多領域。這些應用都依賴于PDMS的表面微結構化。然而目前PDMS彈性體的微納米加工技術卻十分有限，且受限于加工形式、難以制備復雜精細表面圖案結構。與此同時，印刷法作為一種簡單、便捷、適用性廣泛的圖案化技術越來越受到學術界的重視。

技術實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供一種基于表面氧化控制的微轉移印刷法，制備PDMS微納米結構圖案。本發(fā)明選用平面PDMS片(厚度范圍從納米級到毫米級)為基底，以復制模鑄法制備的表面帶有簡單微結構圖案的PDMS為轉移印刷印章，通過對PDMS印章和基底表面氧化處理條件的不同引入內聚能“軟/硬”差異，轉移“墨水”來自印章或基底中較“軟”的一方，從而實現(xiàn)平面PDMS基底表面的可控圖案化。本發(fā)明制備方法避免了昂貴儀器的使用以及繁瑣復雜的操作步驟，是一種通用的PDMS微納加工方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出的一種基于表面氧化控制轉移印刷的PDMS彈性體微納加工方法，包括以下步驟：步驟一、利用澆筑法或旋涂法制備厚度可調的PDMS膜，作為轉移印刷的基底；步驟二、利用復制模鑄法制備帶有表面微結構的PDMS膜，作為轉移印刷的印章；步驟三、對步驟一制備得到的基底或對步驟二制備得到的印章進行表面氧化處理，從而獲得一組硬印章/軟基底組合或是一組軟印章/硬基底組合；步驟四、將經過步驟三獲得的一組硬印章/軟基底組合或是一組軟印章/硬基底組合中的印章和基底同時進行表面活化處理；然后立即將處理后的印章和基底貼合并在鼓風干燥箱中加熱保溫一定時間；隨爐冷卻至室溫，取下印章，得到表面具有凹陷或凸起圖案的PDMS膜。進一步講，步驟一中，澆筑法制備具有微米到毫米級厚度PDMS膜的過程是：首先，將PDMS預聚體和交聯(lián)劑按質量比為10:1混合，用玻璃棒充分攪拌形成均勻的預聚合物；將上述預聚合物在循環(huán)水式多用真空泵中脫氣1小時后，澆筑到表面皿中；在70℃下加熱4h進行固化；獲得厚度可調的PDMS膜。步驟一中，旋涂法制備具有納米級厚度且膜厚可調的PDMS膜的過程是：首先，將PDMS預聚體和交聯(lián)劑按質量比為10:1混合，然后，加入一定量的正己烷溶液，其中，正己烷與PDMS的質量比從80:1到10:1之間可調(其對應旋涂膜厚從約70nm到800nm)，震蕩搖勻；用移液器取50μl混合液，滴到潔凈的蓋玻片上旋涂成膜，旋涂的轉速6000r/min、時間150s；在95℃下加熱1h進行固化。步驟二中，復制模鑄法制備帶有表面微結構的PDMS膜的過程是：首先，將PDMS預聚體和交聯(lián)劑按質量比為10:1混合，用玻璃棒充分攪拌形成均勻的預聚合物；將上述預聚合物在循環(huán)水式多用真空泵中脫氣1小時后，澆筑到母模板上，澆筑厚度為1mm；在70℃下加熱4h進行固化。步驟三中，表面氧化處理是氧等離子體處理1min–50min或是紫外臭氧處理5min–50min。步驟四中，表面活化處理是氧等離子體處理0.5min或是紫外臭氧處理2min。步驟四中，若制備具有微米級到毫米級厚度的表面具有凹陷或凸起圖案的PDMS膜，則設定加熱溫度為100℃，其保溫時間為1h；若制備具有納米級到微米級厚度的表面具有凹陷或凸起圖案的PDMS膜，則設定加熱溫度為70℃，其保溫時間為10min。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備方法中，通過對PDMS印章或基底進行不同時間的表面氧化處理來調控PDMS“墨水”轉移方向，從而達到對PDMS平面基底的可控圖案化。本發(fā)明的方法具有簡單，便捷，適用范圍廣的特點。尤其是可以簡單地通過表面氧化處理條件的選擇實現(xiàn)PDMS表面圖案的精細調控，這是目前其他技術難以達到的。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1得到的PDMS印章的掃描電子顯微鏡圖片；圖2為本發(fā)明實施例1得到的表面圖案化PDMS厚基底的原子力顯微鏡圖片；圖3為本發(fā)明實施例2得到的表面圖案化PDMS厚基底的原子力顯微鏡圖片；圖4為本發(fā)明實施例3得到的表面圖案化PDMS薄基底的原子力顯微鏡圖片；圖5為本發(fā)明實施例4得到的表面圖案化PDMS薄基底的原子力顯微鏡圖片。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。實施例1、表面微納米級圖案化的PDMS膜的制備，步驟如下：步驟一、利用澆筑法制備厚度約為1mm的PDMS厚膜作為轉移印刷的基底；具體內容是：首先，將PDMS預聚體和交聯(lián)劑Sylgard184(購自美國道康寧公司)按質量比為10:1混合，用玻璃棒充分攪拌形成均勻的預聚合物；將上述預聚合物在循環(huán)水式多用真空泵中脫氣1小時后，澆筑到表面皿中，澆筑厚度約為1mm；在70℃下加熱4h進行固化；獲得PDMS厚膜基底；步驟二、利用復制模鑄法制備帶有表面微結構的PDMS作為轉移印刷的印章；首先，將PDMS預聚體和交聯(lián)劑按質量比為10:1混合，用玻璃棒充分攪拌形成均勻的預聚合物；將上述預聚合物在循環(huán)水式多用真空泵中脫氣1小時后，澆筑到帶有圓柱陣列的硅模板上，澆筑厚度約1mm；在70℃下加熱4h進行固化；小心地揭掉模板獲得PDMS印章，該PDMS印章的表面結構如圖1所示。步驟三、對上述步驟二獲得的PDMS印章進行氧等離子體(OP)處理30min，而對步驟一獲得的PDMS厚膜基底不進行表面氧化(OP)處理，將該步驟的氧化處理參數(shù)記為OP30min/OP0min。步驟四、將步驟三處理后的PDMS印章和步驟一獲得的PDMS厚膜基底同時進行OP處理0.5min；然后立即將二者貼合并在鼓風干燥箱中100℃下加熱1h；隨爐冷卻至室溫，取下印章，得到表面圖案化的PDMS膜。通過原子力顯微鏡測量，該PDMS膜表面帶有規(guī)則凹陷圓點圖案。本實施例1所得圖案化PDMS膜如圖2的原子力圖所示。實施例2：表面微納米級圖案化的PDMS膜的制備，其制備過程與實施例1基本相同，不同僅在于，步驟三中改為：對步驟二獲得的PDMS印章不進行表面氧化處理，對步驟一獲得的PDMS厚膜基底進行OP處理30min，將該步驟的氧化處理參數(shù)記為OP0min/OP30min，最終得到的表面帶有規(guī)則圓點凸起圖案的PDMS厚膜基底如圖3的原子力圖所示。實施例3：表面微納米級圖案化的PDMS膜的制備，其制備過程如下：步驟一、利用旋涂法制備厚度約為70nm的PDMS薄膜作為轉移印刷的基底，具體內容是：首先，將PDMS預聚體和交聯(lián)劑按質量比為10:1混合，然后，按照正己烷與PDMS的質量比為80:1加入正己烷溶液，震蕩搖勻；用移液器取50μl混合液，滴到潔凈的蓋玻片上旋涂成膜，轉速6000r/min、時間150s；在95℃下加熱1h進行固化；獲得PDMS薄膜基底。步驟二同實施例1；步驟三、對PDMS印章進行OP處理10min，PDMS基底不處理，氧化處理參數(shù)記為OP10min/OP0min。步驟四與實施例1基本相同，只是將OP處理后的PDMS印章和PDMS薄膜立即貼合并在鼓風干燥箱中70℃下加熱10min；隨爐冷卻至室溫，取下印章，得到的表面帶有規(guī)則圓坑圖案的PDMS薄膜基底如圖4的原子力圖所示。實施例4：表面微納米級圖案化的PDMS膜的制備，其制備過程與上述實施例3基本相同，不同僅在于，步驟三改為：對PDMS印章不進行OP處理，PDMS薄膜基底進行OP處理10min，該氧化處理參數(shù)記為OP0min/OP10min，最終得到的表面帶有規(guī)則圓點凸起圖案的PDMS薄膜基底如圖5的原子力圖所示。綜上，本發(fā)明方法主要是利用表面氧化處理條件的不同引入PDMS印章與平面PDMS基底間內聚能(即所謂的“軟硬”)差異，并通過表面活化和加熱處理提高印章與基底間的接觸粘附作用，使二者分離時“軟方”發(fā)生內聚能斷裂提供PDMS“墨水”并通過接觸轉移到“硬方”，從而實現(xiàn)平面PDMS基底的可控精細圖案化，即通過印章和基底的不同“軟/硬”組合以及多次印刷可以得到復雜精細的PDMS表面微結構。本方法不但避免了其他相關技術適用范圍有限、加工圖案簡單的缺點，而且還避免了復雜昂貴儀器的使用，其適用范圍廣、操作簡便、成本低，可作為一種通用的PDMS微納米加工技術。盡管上面結合圖對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方案，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內。