CN102303841A - 一种微纳复合结构的微喷印与介电泳力压印成形方法 - Google Patents

一种微纳复合结构的微喷印与介电泳力压印成形方法 Download PDF

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丁玉成
邵金友
刘红忠
李祥明
田洪淼
黎相孟
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Abstract

一种微纳复合结构的微喷印与介电泳力压印成形方法，先加工导电模具，再进行聚合物微喷印，然后进行流体介电泳填充，最后固化并脱模，即可在透明导电衬底上得到微纳复合结构的阵列，本发明能够实现在微液滴聚合物上复形出纳米级结构，进而实现微纳米复合结构的简单快速制造。

Description

一种微纳复合结构的微喷印与介电泳力压印成形方法
技术领域
本发明属于微纳制造领域，具体涉及一种微纳复合结构的微喷印与介电泳力压印成形方法。
技术背景
微纳复合结构在生化分析，仿生，超疏水表面等领域有着广泛应用，硅工艺刻蚀、激光刻蚀、聚焦离子束等技术是目前常用的微纳复合结构的制造方法。但这些加工方法效率低、成本高难以被工业领域接受。纳米压印技术以其高效率和高分辨率的特点被工业界和众多研究机构给予厚望，然而理论上来说，纳米压印技术可以实现对微纳复合结构的一次压印成形，但同时具有微、纳两级尺度的模具制造又很困难，因此限制了压印技术在微纳复合结构制造中的应用。
微喷印技术可以实现对微小液滴的喷打成形，即可以在衬底上喷打出直径为数微米到数十微米的阻蚀胶微液滴整列。因此可结合微喷印技术和纳米压印技术来实现微纳复合结构的“喷打-压印”成形，这种方法降低了对纳米压印模具制造的要求：即无需模具具有微纳二级结构，只需具有单一的纳米结构即可。
然而传统机械力压印方法需要施加兆帕级的机械压力，喷打在衬底上的聚合物微液滴阵列会因模具所施加的压力过大而流变成薄膜，因而无法在保证聚合物液滴微米特征的前提下又能压印出纳米级结构。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微纳复合结构的微喷印与介电泳力压印成形方法，能够实现在微液滴聚合物上复形出纳米级结构，进而实现微纳米复合结构的简单快速制造。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种微纳复合结构的微喷印与介电泳力压印成形方法，包括下列步骤：
1)加工导电模具，采用阳极氧化法制作具有纳米级孔径的多孔氧化铝(AAO)导电模具，
2)聚合物微喷印，用微喷印工艺在透明导电衬底上喷打出直径为微米级的聚合物液滴阵列，或者将聚合物喷打在多孔氧化铝(AAO)导电模具上，透明导电衬底是淀积有氧化铟锡(ITO)的玻璃，所述的聚合物为紫外光固化树脂，热塑性树脂或热固性树脂，
3)流体介电泳填充，将导电模具和喷有聚合物微阵列的透明导电衬底对接，或者将喷有聚合物微阵列的多孔氧化铝(AAO)导电模具与透明导电衬底对接，使聚合物阵列夹在二者之间，然后在导电模具和透明导电衬底间施加电压，电压大小以多孔氧化铝层不被击穿为限，则聚合物会向导电模具腔体中填充，
4)固化并脱模，用紫外光透过透明导电衬底照射聚合物使其固化，聚合物固化后脱模，即可在透明导电衬底上得到微纳复合结构的阵列。
由于利用微喷印技术获得微米特征的结构；同时利用流体介电泳力驱动聚合物向纳米级模具腔体中填充，故而能够实现在微液滴聚合物上复形出纳米级结构，进而实现微纳米复合结构的简单快速制造。
附图说明
图1是本发明采用多孔氧化铝(AAO)导电模具断面示意图。
图2是本发明的微喷印成形示意图。
图3是本发明的流体介电泳填充示意图。
图4是本发明的聚合物固化示意图。
图5是本发明脱模后获得的微纳复合结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
一种微纳复合结构的微喷印与介电泳力压印成形方法，包括下列步骤：
1)加工导电模具，参照图1，采用阳极氧化法制作具有纳米级孔径的多孔氧化铝(AAO)导电模具，氧化层2具有多孔结构，孔径为纳米级，孔深由氧化时间控制，背部是金属铝1，
2)聚合物微喷印，参照图2，用微喷印技术在透明导电衬底上喷印出具有微米特征的聚合物阵列3，透明导电衬底是淀积有氧化铟锡(ITO)4的玻璃5，或者将聚合物喷打在多孔铝(AAO)导电模具上，所述的聚合物为紫外光固化树脂，热塑性树脂或热固性树脂，
3)流体介电泳填充，参照图3，将多孔铝(AAO)导电模具和喷有聚合物微阵列的透明导电衬底对接，或者将喷有聚合物微阵列的多孔氧化铝(AAO)导电模具与透明导电衬底对接，使聚合物3夹在二者之间，然后在多孔铝(AAO)导电模具和透明导电衬底间施加电压6，电压大小以多孔氧化铝层不被击穿为限，则聚合物3会向导电模具腔体中填充，
4)固化并脱模，参照图4，待聚合物3填充完成后，用紫外光7透过衬底照射聚合物3使其固化，参照图5，聚合物3固化后脱模，即可在衬底上得到微纳复合结构的阵列。

Claims (1)

1.一种微纳复合结构的微喷印与介电泳力压印成形方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)加工导电模具，采用阳极氧化法制作具有纳米级孔径的多孔氧化铝(AAO)导电模具，
2)聚合物微喷印，用微喷印工艺在透明导电衬底上喷打出直径为微米级的聚合物液滴阵列，或者将聚合物喷打在多孔氧化铝(AAO)导电模具上，透明导电衬底是淀积有氧化铟锡(ITO)的玻璃，所述的聚合物为紫外光固化树脂，热塑性树脂或热固性树脂。
3)流体介电泳填充，将导电模具和喷有聚合物微阵列的透明导电衬底对接，或者将喷有聚合物微阵列的多孔氧化铝(AAO)导电模具与透明导电衬底对接，使聚合物阵列夹在二者之间，然后在导电模具和透明导电衬底间施加电压，电压大小以多孔氧化铝层不被击穿为限，则聚合物会向导电模具腔体中填充，
4)固化并脱模，用紫外光透过透明导电衬底照射聚合物使其固化，聚合物固化后脱模，即可在透明导电衬底上得到微纳复合结构的阵列。
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