CN110546454B - 制造用于材料监测的智能光子结构的方法 - Google Patents

Abstract

一种在包括第一材料的固体基板(200)的表面上制造光子结构的方法包含将所述第一材料的可变形层(202)沉积到所述固体基板(200)的所述表面上，用带有光子结构图案的模具(130)对所述可变形层(202)进行压印，以及使所述可变形层(202)固化以与所述固体基板(200)的所述表面成一体，其中所述模具在适当位置以在所固化层中形成永久光子结构。

Description

制造用于材料监测的智能光子结构的方法

技术领域

本发明涉及表面图案化，并且具体来说涉及一种制造用于材料监测的智能光子结构的方法。

背景技术

许多工业问题采用基础设施，如储罐和管道，它们随着时间的推移会受到腐蚀和磨损。通过常规方法监测这类设备的损坏或变形通常是困难的或过于繁重。为了便于监测，可以将“智能”材料集成到要监测的结构中。智能材料包括光子元件，如衍射光栅，其通过它们对电磁辐射的响应的方式的变化来指示应力、变形和/或缺陷的存在。已经发现，将智能光子材料嵌入或固定到现场结构中是一种非破坏性、可靠和准确的监测结构健全状况的方法。

常规的集成智能材料技术的一个问题是，受监测的结构通常尺寸大并且在远距离上延伸。因此，为这类结构配备足够的智能材料是一项挑战，因为用于大规模制造原始光子结构的方法通常是昂贵的并且限于某些类型的材料，具有有限的尺寸、形状和/或轮廓。目前有两种主要的用于制造二维光子材料的技术，全息技术和画线技术(ruled technique)。这两种技术在以成本效益方式将制造规模扩大到大面积尺寸方面受到限制。此外，全息和画线技术通常适用于在如玻璃、二氧化硅和硅的材料上构造平坦表面，并且不易于构造弯曲和复杂表面。

因此，存在对改进的和成本有效的用于制造和将智能材料集成到结构，特别是具有大的表面面积的结构中的技术的需要。本发明解决了这些需要中的一个或多个。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种在固体基板的表面上制造光子结构的方法。方法包含将与基板相同组成的可变形层沉积到基板表面上，用带有光子结构图案的模具对可变形层进行压印，以及然后使可变形层固化以与固体基板的表面成一体，其中模具在适当位置以在固化层中形成永久性光子结构。

根据本发明的其它方面，光子结构包括沿至少一个维度布置的周期性特征。在一些实施方案中，周期性特征形成衍射光栅。在一些实施方案中，周期性特征以二维布置。

根据本发明的其它方面，在一些实施例中，基板表面和可变形层包含聚合物树脂。在一些实施方案中，聚合物树脂是环氧树脂或环氧树脂复合材料、聚甲基丙烯酸甲酯或氰基丙烯酸酯水泥，作为用于可变形层的可能材料的非限制性列表。在一些实施方案中，可变形层以流体、半粘性或粘性形式沉积在基板的表面上。在特定实施方案中，可变形层的粘度范围为100至5000cP。

根据本发明的其它方面，在一些实施例中，可通过部分溶解或熔化已存在的材料来产生可变形层。这种部分溶解暂时降低了材料表面附近的粘度，因此它可以用带有光子结构图案的模具成形。

根据本发明的其它方面，可变形层通过结晶、热固、热塑、聚合、溶剂蒸发、玻璃化、磁流变转变和冷凝中的至少一种固化。在一些实施方案中，可变形层的材料在固化期间与基板的表面形成交联。

根据本发明的其它方面，在某些实施例中，模具由聚二甲基硅氧烷构成

根据本发明的其它方面，制造方法进一步包括在压印之前向模具中添加防粘附层，以防止模具与可变形材料的固化层之间的粘附。在一些实施方案中，防粘附层包含单层或多层。在其它方面，方法进一步包括在压印之前向模具添加层，以便在固化时改变可变形层的性质。在一些实施方案中，添加的层包含保护涂层。在一些实施方案中，添加的层改变光子结构的光学性质。

根据本发明的其它方面，制造方法进一步包括在压印之前向可变形层添加层，以在固化时改变可变形层的性质。在一些实施方案中，添加的层包含保护涂层。在一些实施方案中，添加的层改变光子结构的光学性质。

根据又一方面，提供了一种在固体基板的表面上制造光子结构的方法。方法包含将可变形层沉积到固体基板的表面上，用带有光子结构图案的模具对可变形层进行压印，以及使可变形层固化以与固体基板的表面成一体，其中模具在适当位置以在固化层中形成永久性光子结构，其中可变形层在固化期间与基板形成交联键，从而将固化层牢固地嵌在基板中。在一个实施方案中，可变形层由与固体基板相同的材料构成。

这些和其它方面、特征和优点可以从本发明的某些实施例和附图以及权利要求书的以下描述中理解。

附图说明

图1A是根据本申请的示例性实施例的包括用于形成光子结构的图案的实例模板的透视图，所述模板是制造光子结构的方法的起点。

图1B是示出根据本发明的制造方法的示例性实施例的后续步骤的透视图，其中模塑料沉积在模板的带图案表面上。

图1C是示出根据本发明的制造方法的示例性实施例的后续步骤的透视图，其中模塑料固化以形成牢固的带图案模具。

图1D是示出根据本发明的制造方法的示例性实施例的后续步骤的透视图，其中从模板移除带图案模具。

图1E是示出根据本发明的制造方法的示例性实施例的透视图，其中在模具和模板之间添加防粘附层。

图2A是示出根据本发明的制造方法的示例性实施例的另一步骤的透视图，其中可变形层沉积在基板上。

图2B是示出根据本发明的制造方法的示例性实施例的后续步骤的透视图，其中带图案模具与基板上的可变形层接触。

图2C是示出根据本发明的制造方法的示例性实施例的后续步骤的透视图，其中通过模具对可变形层进行压印、烙印等，以在模板上制造原始光子结构图案。

图2D是示出完成的制造的透视图，其中可变形层已经与基板集成并且模具被移除，从而暴露出在基板的表面上的光子结构。

图2E是示出根据本发明的制造方法的替代实施例的透视图，其中模具包括防粘附层，以便于模具与压印层分离。

图2F是示出替代的完成的制造的透视图，其中光子结构包括添加的保护层和/或功能层。

图3是示出聚合物树脂从流体到部分固化并最终到完全固化状态的固化的三个阶段的示意图。

图4是包括根据本发明方法的实施例制造的一组光子结构的结构的透视图。

具体实施方式

作为概述，本文公开了制造光子结构的方法，除了其它目的之外，所述方法适用于结构健全状况监测的目的。根据第一方面，一种制造方法包括将是流体或具有低至中等粘度的可变形材料层沉积到待监测结构的表面上(结构在下文中称为“基板”)。然后用模具对沉积层进行压印，所述模具包括取自原始模板的表面图案。模板的表面图案对应于光子结构。当压印时，沉积层获得与模具上的表面图案相反的图案，其反过来与从模板取得的光子结构图案相同。光子结构可包含衍射光栅和/或与电磁辐射相互作用的其它结构。在压印之后，现在包括光子结构的流体或半流体沉积层然后在基板上原位固化。在固化时，沉积层和光子结构固定地嵌在基板内。

在一个或多个实施例中，提供了一种在固体基板的表面上制造光子结构的方法。方法包含将与基板相同或相似组成的可变形层，或对基板具有强粘附力的不同材料沉积到基板表面上，用带有光子结构图案的模具对可变形层进行压印，以及然后使可变形层固化以与固体基板的表面成一体，其中模具在适当位置以在固化层中形成永久性光子结构。

在一些实施例中，可变形层和基板具有相同的组成，其中两者均由如环氧树脂的材料构成，其中在加热的或其它粘性部分之间发生已知的强键合反应(例如，聚合、结晶)，固化到已经固化的部分上。在这种情况下，可变形层和基板在可变形层固化时变得难以区分。在其它实施例中，可变形层和基板具有类似的组成，因为它们共有促进键合和因此粘附的组分。例如，在一些实施方案中，可变形层是环氧树脂，并且基板是环氧树脂复合材料，即与其它材料混合的环氧树脂。在这类实施方案中，即使在存在其它化合物和材料的情况下，可变形层中的聚合环氧树脂链也与基板中的聚合环氧树脂链键合。在其它实施例中，可变形层和基板具有不同的组成，如环氧树脂和玻璃，但是由于它们的化学性质，这些材料仍然提供键合反应，以支持固化层和基板之间的粘附。本文所公开的方法可用于在各种不同类型的材料上以及在各种不同结构尺寸和形状上制造智能结构。

图1A-2F一起示出了根据本文公开的原理制造光子结构的方法的实施例。在所述方法的其它实施例中，可以执行图1A-2F中描绘的步骤的子集。另外，在其它实施例中，可以以不同的顺序执行步骤，并且可以执行附加步骤。

现在转向图1A，模板100包括表面102，所述表面102包括并存储用于制造光子和/或其它结构的图案。模板100的表面102(顶部或底部)被图案化以包括周期性特征，例如112、114，它们彼此间隔大致相同的距离。在所示的实例中，周期性特征112、114是锯齿或斜坡特征，其包含用于形成衍射光栅的已知图案。然而，可以采用其它图案来引出不同的光学性质。在一些实施方案中，特征112、114之间的距离大约为被监测结构的预期变形的量级，例如，在100μm至100nm的范围内，但是除了实际限制以外，对于特征的尺寸没有限制。另外，虽然在图1A所示的实施例中，特征112、114被描绘为在一个维度上是周期性的，但在替代实施例中，模板100包括沿着表面102在二维上是周期性的特征(相同或附加特征)。由于模板100旨在可重复使用，因此优选在耐用的固体材料上制造原件，所述耐用的固体材料将随着时间的推移保持图案而不会变形。对制造模板100的方式没有限制，并且可以采用如光刻和/或其它图案化技术的普通光刻工艺来获得模板的图案化特征的高水平精度。

图1B示出了以下程序步骤，其中模塑料120沉积在模板100的图案化表面102上。在一些实施例中，模塑料120由具有弹性和粘度的弹性体材料构成。适合的示例性弹性体材料包括但不限于硅橡胶如PDMS(聚二甲基硅氧烷)，其在长流动时间(或高温)下表现为粘性液体，并且在短流动时间(或低温)下表现为弹性固体。在一些实施方案中，模塑料在其沉积时的粘度范围可在1至和100,000cP之间。当施加模塑料120时，其逐渐符合模板100的轮廓。在其它实施例中，模塑料120可包含适合于热压印的材料，如液态金属。模塑料120沉积在整个表面102上直至所需厚度，以覆盖周期性特征112、114。

在完成沉积之后，使用取决于所使用的材料的已知技术(例如，光固化或热固化、冷却)使模塑料120固化，以形成可以被重复操作和使用的坚固且柔性的模具130。就弹性而言，固化模具130的杨氏模量优选在200-1000Kpa之间。图1C所示的固化模具130包括具有反向特征132、134的表面，所述反向特征132、134对应于模板100的特征112、114。更具体来说，在模板的特征112、114突出的情况下，模具130的对应的反向特征132、134是凹陷的，反之亦然。

在图1D所示的接下来的步骤中，例如通过剥离将模具130从模板100移除。优选地，模具130尽可能“干净地”移除，而不改变表面特征例如132、134和/或在模板上留下任何模具材料残余物。在固化(或其它)时，一些模具材料相对于特定的模板材料是非粘附的。当使用天然非粘附材料时，相对容易地从模板移除模具而不损坏或改变模具。然而，在一些实施方案中，可通过将附加层140如液体或单层，如三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷添加到模板100上以位于模塑料和模板之间(如图1E所示)来促进移除。附加层140可以以薄膜形式施加，以便不改变特征从模板到模具的转移。可用于防止强粘附的另一种机制是模板和模具表面中的任一个或两个的官能化，其中由于范德华力或其它电磁相互作用，分子在一端结合到表面并暴露化学排斥或以其它方式不粘附其它材料的化学官能团。例如，在一些实施方案中，可以将氟化分子添加到模具的表面以用作脱模剂。

现在转到要监测的结构，在图2A中，示出了沉积在基板200的表面上的材料层202。基板200是旨在要被监测结构健全状况的固体结构。通常监测的结构包括管道、储罐和随着时间的推移遭受变形和腐蚀的任何其它容器，但基板不限于此。沉积层202的物相范围可以从液态到半液态到粘性。在一些实施方案中，沉积层202的粘度在其沉积时为100-5000cP，但在任何情况下都足够柔韧以在压印时变形并且在压力下符合模塑图案。更一般来说，沉积层202的粘度被认为与模具130的硬度和由模具130施加的压力相关。当沉积层是液体或半液体时，PDMS模具可用于压印。当沉积层是固体或已硬化成固体时，则使用比PDMS更硬的材料进行压印。还基于所制造的光子结构的最终特征尺寸来选择模具130和可变形层202的相对粘度/硬度。要制造的特征越小，模具130和可变形层202之间的硬度差异就越大。小的特征还需要相对硬(低粘度)的模具130。在某些实施方案中，层202包含聚合树脂材料，其在某些可控的温度/压力条件(例如，10-40℃)下是液体并且能够在不同的可控条件下固化。取决于材料的合适的固化技术包括结晶、热固、玻璃化、溶剂蒸发、磁流变转变、机械触发的过冷液体结晶和冷凝。特别适合本文目的的聚合树脂包括环氧树脂、环氧树脂复合材料和硅树脂。

图2B示出了定位在层202上方的模具130，以便开始将光子结构图案压到层202上。当模具盖印并对层202进行压印时，所述层符合由模具的图案化表面呈现的各种凸起和凹陷。取决于沉积层202的材料，还可以使用称为热压印的技术加热模具130以使层202更柔韧。尽管最小化转移程序的数量以便最小化复制期间可能出现的问题是有帮助的，但是可以利用任何数量的中间模具和转移来优化每个步骤中涉及的材料的相容性。

在接下来的步骤中，在移除模具之前使层202固化，这使得压在层202上的图案永久化。图2C示出了实施例，其中层202被固化并与基板200无缝地集成为组合的嵌入结构206，其中层和基板之间的不连续性被去除。嵌入结构206包括具有对应于模板100的特征112、114的特征212、214的表面图案。

当层202和基板表面200的化学组成相同或者能够进行聚合交联反应时，促进了层202和基板200之间的无缝集成。更具体来说，特别有利的是当基板200由硬化的树脂材料(如环氧树脂或环氧树脂复合材料)构成或包括硬化的树脂材料(如环氧树脂或环氧树脂复合材料)作为包层的时候，可以在所述硬化的树脂材料上沉积相同材料的可变形层。例如，当粘性环氧树脂层沉积在固体环氧树脂基板上时，沉积层可以形成牢固的粘合并在固化时与下面的基板无缝地集成，这极大地减少了模塑层202和基板200之间的粘附问题。图3是示出聚合物树脂如环氧树脂如何在固化过程期间从流体到部分固化并最终到完全固化状态发生不可逆交联反应的示意图。在固化状态下，聚合分子形成复杂的三维网络或基质。相同的化学机理使得在固化过程期间能够在层202和基板200的分子之间形成键，特别是当层和基板的组合物具有类似的交联倾向时，如图2C的实施例中所示的。因此，虽然在一些实施例中，对于模塑层和基板使用相同或相似的材料是有利的，但在其它实施方案中，并不需要如此，因为模塑层和基板之间的粘附足以防止嵌入结构的分离或分裂。

一旦嵌入结构206已充分固化，就将模具130从结构中移除。移除模具之后的嵌入结构的一部分示于图2D中。应注意，在大多数实施方案中，结构206将集成在待监测的周围结构中，并且结构206仅出于说明目的而单独示出。如所描绘，结构206的表面211复制模板100的原始图案，具有特征212、214，形成衍射光栅。

在一些实施方案中，可通过将附加层240如液体或单层，如三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷添加到模具130上来促进从结构206移除模具130，如图2E所示。附加层240可以以薄膜形式施加，以便不改变特征从模板到模具的转移。模具130还可以用分子来官能化，所述分子结合到模具130并暴露化学排斥或以其它方式不粘附到结构206表面的化学官能团。虽然图2E示出了添加到模具130的表面的附加层240，可以同时向模具130和结构206添加用于促进模具130和结构206的干净分离的附加层。

另外，在一些实施方案中，如图2F所示，将保护层和/或功能层250添加到嵌入结构206的表面以增强结构的强度，或增加适合于应用的具体性质，如增强光子涂层的反射。用于保护层和/或功能层250的材料的实例包括金属、层、单层如三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷、陶瓷、玻璃和聚合物。层250可以代替或与防粘附层240组合使用，并且可以以相同方式进行添加，通过在压印过程期间与模具130接触替代地或另外，层250可被直接添加到结构206的成品表面。在一些实施方案中，可添加铝或铬层以促进反射。在一些实施方案中，可添加附加环氧树脂层用于保护。在特定实施方案中，可添加铝或铬层和上覆环氧树脂层。这些任选步骤中的每一个可包含常规沉积如均匀厚度的层。重要的是，添加在如此形成的结构400顶部上的任何层对用于检查光子结构的辐射的(一个或多个)波长是透明的。再次注意到，可以在任何中间步骤期间(例如，在中间模具的制造中)添加保护层和防粘附层，并且可以将保护层和防粘附层添加到在重新使用最终材料作为初始基板的循环中涉及的任何界面和表面，如上所述。

所公开的制造方法的实际应用描绘于图4，其是具有弯曲表面402的结构400的透视图，在弯曲表面402上限定了周期性结构，例如412、414、418。在所示的实施方案中，结构412、414形成沿表面402纵向定向的光栅的一部分，而结构418形成沿周向定向的光栅的一部分，垂直于结构412、414。应注意，结构412、414、418之间的相对距离不代表光栅特征相对于物体(例如管道中使用的管子)之间的实际距离。如上所提及，特征412、414、418的尺寸可以根据要监测的结构的预期扰动的大小来定义。

所公开的制造方法提供了若干有利特征。显而易见的是，制造起来通常昂贵的结构的复制可以在具有不规则轮廓的大区域上以很低成本或没有成本进行。此外，制造程序可以无限制地重复而不会磨损主模板，因为最终结构可以用作模板以在后续程序中创建模具。这对于最小化模具变形特别有利。另外，所公开的制造方法适用于各种各样的表面，包括圆形、椭圆形、凸形、凹形和其它非线性表面。

尽管参考具有衍射特性的纳米级到微米级的特征的结构描述了所公开的方法，但是所公开的方法可以扩展到复制具有不同尺寸范围的特征的结构。因此，上述方法可以用于从无限大规模到原子尺度。相反，关于大规模的结构的复制，例如，在毫米、厘米或更高的量级上，可以使用更大范围的材料来对结构图案进行压印，包括颗粒、凝胶、悬浮液等。

应理解，本文所公开的任何结构和功能细节不应被解释为限制所述系统和方法，而是作为用于教导本领域技术人员实现所述方法的一种或多种方式的代表性实施例和/或布置方式来提供。

应理解，尽管许多前面的描述已经涉及用于注入光子材料的系统和方法，但本文所公开的方法可以超出引用的场景类似地将其它‘智能’部署在场景、情况和设置中。应进一步理解，任何这类实施方案和/或部署都在本文描述的系统和方法的范围内。

应进一步理解，贯穿若干附图，图中相似的附图标记表示相似的元件，并且不是所有的参考附图描述和图示的组件和/或步骤都是所有实施例或布置方式所需要的

本文所用的术语仅是出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一个/种(a)”、“一个/种(an)”和“所述(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包含(comprises)”和/或“包含(comprising)”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或者添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

本文使用定向术语仅出于约定和参考的目的，而不应解释为限制性的。然而，认识到这些术语可以参考观看者使用。因此，不暗示或推断出任何限制。

此外，本文所用的措辞和术语是出于描述的目的，不应被视为限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其变化形式的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化并且等同物可替代其元件。另外，本领域技术人员将了解许多修改，以便在不脱离本发明基本范围的情况下使特定仪器，情况或材料适应本发明的教导内容。因此，本发明并不旨在限于作为预期用于实施本发明的最佳方式公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的所有实施例。

Claims (18)

1.一种在包括第一材料的固体基板的表面上制造光子结构的方法，所述方法包含：

将所述第一材料的可变形层沉积到所述固体基板的所述表面上；

在压印之前向所述可变形层添加层，以在固化时改变所述可变形层的性质；

用带有光子结构图案的模具对所述可变形层和光学改变层进行压印；

使所述可变形层固化以与所述固体基板的所述表面成一体，其中所述模具在适当位置以在所固化层中形成永久性光子结构；以及

从所述可变形层移除所述模具，

其中，模具的光学改变层在压印时转移至可变形层，并且可操作以影响具有固化的可变形层的固体基板的表面上的光子结构图案的光学性质，以及

其中固化的步骤包括结晶、溶剂蒸发、玻璃化、磁流变转变和冷凝中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光子结构包括沿至少一个维度布置的周期性特征。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述周期性特征形成衍射光栅。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述周期性特征以二维布置。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述可变形层沉积到所述基板上时，所述层以流体、半粘性或粘性形式中的一种沉积。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一材料包括聚合物树脂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中对所述可变形层进行选择以在大气温度下具有足够低的粘度，以使用PDMS模具进行压印。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在将树脂沉积在所述基板上时，所述可变形层的粘度范围为100至5000cP。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述模具由聚二甲基硅氧烷(PDMS)构成。

10.根据权利要求1所述的方法，其中固化层与所述基板的表面的所述第一材料形成交联。

11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：

在压印之前向所述模具添加防粘附层，以防止所述模具与光学改变层和所述第一材料的固化层中的至少一个之间的粘附。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述防粘附层包含单层。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所添加的层包含保护涂层。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所添加的层改变所述光子结构的光学性质。

15.根据权利要求1所述的方法，其中可变形层和基板由相同的材料制成。

16.一种在固体基板的表面上制造光子结构的方法，所述方法包含：

将可变形层沉积到所述固体基板的所述表面上；

在压印之前向所述可变形层添加层，以在固化时改变所述可变形层的性质；

用带有光子结构图案的模具对所述可变形层和光学改变层进行压印；

使所述可变形层固化以与所述固体基板的所述表面成一体，其中所述模具在适当位置以在所固化层中形成永久性光子结构；以及

从所述可变形层移除所述模具，

其中，模具的光学改变层在压印时转移至可变形层，并且可操作以影响具有固化的可变形层的固体基板的表面上的光子结构图案的光学性质，以及其中在固化期间所述可变形层与所述基板形成交联键，以便将所固化层牢固地嵌在所述基板中；以及

其中固化的步骤包括结晶、溶剂蒸发、玻璃化、磁流变转变和冷凝中的一种或多种。

17.一种光子结构，其通过执行包含以下的步骤在包括第一材料的固体基板的表面上形成：

将所述第一材料的可变形层沉积到所述固体基板的所述表面上；

在压印之前向所述可变形层添加层，以在固化时改变所述可变形层的性质；

用带有光子结构图案的模具对所述可变形层和光学改变层进行压印；

使所述可变形层固化以与所述固体基板的所述表面成一体，其中所述模具在适当位置以在固化层中形成永久性光子结构；以及

从所述可变形层移除所述模具，

其中，模具的光学改变层在压印时转移至可变形层，并且可操作以影响具有固化的可变形层的固体基板的表面上的光子结构图案的光学性质；以及

其中固化的步骤包括结晶、溶剂蒸发、玻璃化、磁流变转变和冷凝中的一种或多种。

18.一种光子结构，其通过执行包含以下的步骤在固体基板的表面上形成：

将可变形层沉积到所述固体基板的所述表面上；

在压印之前向所述可变形层添加层，以在固化时改变所述可变形层的性质；

用带有光子结构图案的模具对所述可变形层和光学改变层进行压印；

使所述可变形层固化以与所述固体基板的所述表面成一体，其中所述模具在适当位置以在固化层中形成永久性光子结构；以及

从所述可变形层移除所述模具；

其中，模具的光学改变层在压印时转移至可变形层，并且可操作以影响具有固化的可变形层的固体基板的表面上的光子结构图案的光学性质；以及

其中在固化期间所述可变形层与所述基板形成交联键，以便将固化层牢固地嵌在所述基板中；以及

其中固化的步骤包括结晶、溶剂蒸发、玻璃化、磁流变转变和冷凝中的一种或多种。

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