CN110655622B - 一种基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法。其借由无掩模光刻系统的时空调制特性实现基体材料表面聚合反应过程的调控，以得到结构可控的图案化聚合物刷。本发明采用无掩模光刻系统的时空光调制特性，在聚合物刷制备过程中能够对其化学、物理结构进行实时调控，以得到结构可控的图案化聚合物刷(例如各种复杂、多功能、可编程结构的)，实现对聚合物刷嵌段结构、厚度梯度特征及化学活性位点密度地控制，并能够在任意基体材料表面便捷地实现多元复合聚合物刷微图案。相比其他聚合物刷微图案制备方法，本发明具有制备效率高、成本低、可制备结构复杂的聚合物刷、聚合反应过程可控等优点。

Description

一种基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法

技术领域

本发明涉及一种基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法。

背景技术

聚合物刷是一种典型的界面聚合物链群组装结构，由材料表面或界面上化学键牢固链接的高度取向、高接枝密度、一定分子链长度的聚合物分子链构成。通过控制聚合物刷在材料表界面二维平面分布和三维介观结构，即图案化聚合物刷，可以在材料表界面不同区域按需实现具有差异化的多功能化特性。图案化聚合物刷是材料表界面特性调控及实现多功能化的重要手段，其在界面润滑、微电子、微流控、组织工程、生物芯片及传感检测方面有着极大的应用。图案化聚合物刷的制备过程包含图案化及聚合物刷合成两个方面，通过控制材料表界面化学键链接引发官能团的二维平面分布，进而以表面引发聚合实现聚合物刷在表界面限定区域的生长。目前，引发官能团的图案化通常采用扫描探针刻蚀、电子束刻蚀、微接触压印、掩模光刻、激光直写及浸蘸笔纳米加工等方法。其中，扫描探针刻蚀、电子束刻蚀及浸蘸笔纳米加工方法能实现纳米尺度的表面图案特征，但受限于设备及图案化原理在图案化幅面尺寸上存在难度；微接触压印能够实现大幅面的纳米-微米复合图案特征，但受限于压印过程中柔性模板与材料表界面接触的不稳定性，引发官能团附着稳定性及均匀性较差；掩模光刻和激光直写技术能够在较大幅面实现纳米尺寸的图案特征，是目前技术最为成熟的图案化方法，但相关操作工艺繁复，设备投入较大。聚合物刷的合成主要基于表面引发可控自由基聚合(CRP)或可控离子聚合(CIP)，通过材料表面化学键链接的引发官能团诱导反应单体聚合，从而得到具有优异官能团耐受性的定义明确的聚合物刷分子结构。

近年来，对表面聚合过程的附加控制已通过光、电等外部刺激调控聚合物刷链生长的方式实现。基于光的外部刺激具有来源广泛，使用便捷及时间与空间可控的特性，光引发或光调控表面聚合方法制备聚合物刷微图案方法得到广泛的研究。通过在基体材料表面投影光束图案(空间调制)并控制入射光强度，传统掩模光刻系统能够较有效地控制基体表面的光固化反应或光引发表面聚合反应得到具有明显边界地微图案或微结构。其不足在于掩模光刻系统对投影光束图案缺乏实时地空间和时间调控手段，无法制备具有曲面、梯度等复杂三维微结构。另一方面，随着无掩模光刻技术的发展，通过计算机时空调制投影光束图案、进而控制基体表面的光化学反应制备微图案或微结构已成为可能。US8415101B2提出利用基于数字微镜装置(DMD)的数字光学化学微镜成像仪(Digital optical chemistrymicromirror imager)得到投影光速图案，控制基体表面的光引发氨基酸加成反应以制得到具有DNA微阵列结构的探针芯片。US9645391B2也提出一种基于DMD像素控制投影光束图案进行基体材料性能调控方法。相关工作仅利用了无掩模光刻技术的光空间调制能力，而无掩模光刻技术特有的光时空调制特性在基体表面微图案或微结构制备中的应用仍未见报道。

发明内容

本发明实际解决的技术问题是克服了现有技术中聚合物刷微图案制备过程控制困难的缺陷，提供了一种基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法。本发明可以便捷、高效的实现具有三维结构可控、组分空间分布可控特性的图案化聚合物刷。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，借由无掩模光刻系统的时空调制特性实现基体材料表面聚合反应过程的调控，以得到结构可控的图案化聚合物刷。

本发明中，优选所述基体材料的表面先接枝引发剂后，再覆盖一层反应混合物。所述接枝的方法可为本领域常规，一般按下述步骤进行：(1)将所述基体材料置于90℃食人鱼溶液(体积比H₂SO₄∶H₂O₂为7：3)中浸泡3h，用大量去离子水、乙醇冲洗硅片并氮气吹干；(2)配置引发剂溶液：引发剂、甲苯和三乙胺的体积比为45μL：1450μL：1.95μL；将基体材料置于引发剂溶液中，在氮气氛围下避光反应12h，结束后采用丙酮、乙醇清洗硅片并氮气吹干保存，即得表面接枝引发剂的基体材料。

其中，所述引发剂可为本领域常规的用于引发聚合反应的引发剂，优选包含但不限于烷基卤化物、烯丙基卤化物、黄原酸酯、硫酯、硫羰酯、二硫基酯、三硫代碳酸酯和硝基氧中的一种或多种。所述引发剂上的引发官能团可用于引发反应进行。其中，所述烷基卤化物优选为α-卤代苯基化合物、α-卤代羰基化合物和α-卤代腈基化合物中的一种或多种。所述α-卤代苯基化合物优选为α-氯代苯乙烷、苄基氯和苄基溴等中的一种或多种。所述α-卤代羰基化合物优选包括α-氯丙酸乙酯和/或α-溴代异丁酸乙酯。所述α-卤代腈基化合物优选包括α-氯乙腈、α-氯丙腈等。所述α-溴代异丁酸乙酯优选为[11-(2-溴-2-甲基)丙酰氧基]十二烷基三氯硅烷。

本发明中，优选借由所述无掩模光刻系统在所述基体材料表面覆盖的反应混合物的表面形成对应数字图像设计的明暗反差的光束图像(具有灰阶特性的光束图像)，在具有一定曝光强度的光束图像投影区域，所述基体材料的表面与所述反应混合物中的反应单体在光氧化还原催化剂作用下发生表面聚合反应生成聚合物刷，由于聚合物刷仅在光束图像选择曝光的区域生长，即得到图案化聚合物刷；通过无掩模光刻系统设置光束图像在选择区域的曝光强度及曝光时间，可以实现对选择区域聚合物刷生长速率的控制，进而调控图案化聚合物刷的结构参数。更进一步，通过无掩模光刻系统设置可实时改变曝光光束图像、曝光强度及曝光时间可得到多种曝光方式，包括静态灰度曝光、动态灰度曝光方式和动态连续曝光等，实现对不同选择区域聚合物刷生长的实时调控，进而获得复杂三维结构的图案化聚合物刷(如曲面、梯度结构等)。

其中，所述基体材料的材质没有特别的限定，可与聚合物刷分子链的一端结合即可，可为相关领域所熟知的无机物或者有机物。所述无机物，例如可举出：金、铁或铝等金属、或其合金、或金属氧化物，硅酮、玻璃、硅片等含硅的无机非金属材料。所述有机物，可举出：甲基丙烯酸树脂、烯烃树脂或者液晶聚合物等树脂。从将作为上述聚合反应的引发官能团的化学链接及固定端密度来考虑，基体材料优选玻璃或硅酮等含硅原子的无机非金属材料，金等可与巯基配位的金属，铁或铝等可与磷酸形成盐的金属。

其中，所述基体材料的表面形状也没有特别的限定，例如可以为平面材料或者曲面材料。所述平面材料可为板状、片状、膜状等。所述曲面材料可为粒子状、柱状、筒状、线状等。

其中，所述反应混合物一般包括反应单体、光氧化还原催化剂和溶剂。所述反应单体和所述光氧化还原催化剂的摩尔比可为本领域常规，优选(200～2000)：1，更优选(500～1500)：1，例如可为500:1或者800：1。所述溶剂的用量可为本领域常规。在一具体实施例中，反应单体：光氧化还原催化剂的摩尔比500：1.35。

所述反应单体可为本领域常规的能够进行自由基聚合的烯烃单体，优选包含但不限于甲基(丙烯酸酯)、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、苯乙烯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、乙烯基咔唑、乙烯基吡啶、乙烯基醚、氯乙烯单体、多官能单体和多官能预聚物中的一种或多种。例如，具体实施例中采用单体为低聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯。

所述光氧化还原催化剂一般是指能够吸收紫外或可见光以产生激发态的催化剂，其还原所述基体材料表面接枝的引发剂(例如烷基卤化物)以得到期望的烷基自由基。通常，所述光氧化还原催化剂包括无机催化剂或者有机催化剂。所述无机催化剂优选为含有Ti、Zn、Ir、Cu、Ru、Pt、Mo和Pd中的一种或多种过渡金属组成无机催化剂，更优选为三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)₃)、溴化铜(CuBr)、三(2,2'-联吡嗪)钌二(六氟硼酸)盐(Ru(bpz)₃(PF₆)₂)、二氧化铂(PtO₂)、二氧化钼(MoO₂)和二(氰基苯)二氯化钯((C₆H₅CN)₂PdCl₂)等中的一种或多种。所述有机催化剂优选为苯甲酮(Benzophenone)、噻吨酮(thioxanthone)、香豆素酮(ketocoumarin)、樟脑醌(camphorquinone)、蒽醌(anthraquinone)、吩噻嗪(lphenothiazine)及其衍生物中的一种或多种，更优选为樟脑醌和/或10-苯基吩噻嗪。

所述溶剂可为本领域常规的有机溶剂，例如N,N-二甲基乙酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)、乙醇、水和二甲基亚砜(DMSO)等中的一种或多种。

其中，所述的表面聚合反应可为本领域常规，优选包括但不限于光引发原子转移自由基聚合反应(ATRP)、光引发氮氧稳定自由基聚合反应(NMP)和光引发可逆加成断裂链转移聚合反应(RAFT)等中的一种或多种。

其中，所述聚合物刷可为线性聚合物刷，也可以为树枝状聚合物刷、超支化聚合物刷或者交联型聚合物刷。

其中，所述图案化聚合物刷优选包括但不限于单组分聚合物刷、多组分聚合物刷、梯度聚合物刷等。

本发明中，优选，所述无掩模光刻系统用于在基体材料表面投影光束图案。所述无掩模光刻系统可包括照明系统、空间光调制器(SLM)、光学投影系统及投影图像反馈系统等。在所述照明系统中，光源输出光经均光准直透镜组均光、准直后入射到所述空间光调制器表面；所述空间光调制器在数字位图文件驱动下对入射光进行调制生成具有灰阶特性的光束图像，并经由所述光学投影系统缩放后投影聚焦于均匀覆盖反应混合物的基体材料表面，在反应混合物表面形成投影光束图像；所述投影图像反馈系统辅助计算机对所述投影光束图像进行实时控制。

其中，所述照明系统一般包括光源及均光准直光学元件组合。其中光源优选包括但不限于激光光源、LED光源或者高压汞灯光源等。所述均光准直光学元件组合用于光源处入射光束的整形，为空间光调制器(SLM)相关领域所熟知光学器件。

其中，所述空间光调制器一般包括但不限于数字微透镜器件(Digital Micro-mirror Device)、液晶空间光调制器(Liquid Crystal SLM)、磁空间光调制器(Magneto-Optical SLM)、衍射光学器件(Diffractive Optical Element)、多量子阱空间光调制器(Multiple Quantum Well SLM)、电光空间光调制器(Electro-Optical SLM)或者声光空间光调制器(Acousto-Optical SLM)等。

其中，所述光学投影系统一般包括用于使空间光调制器(SLM)反射或透射光束聚焦于基体材料表面所需区域上的任何光学元件组合，这为相关领域所熟知。

其中，所述投影图像反馈系统一般用于投影光束图像在基体材料表面的对焦及定位，以实现基体材料表面同一区域的多次曝光。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明采用无掩模光刻系统的时空光调制特性，在聚合物刷制备过程中能够对其化学、物理结构进行实时调控，以得到结构可控的图案化聚合物刷(例如各种复杂、多功能、可编程结构的)，实现对聚合物刷嵌段结构、厚度梯度特征及化学活性位点密度地控制，并能够在任意基体材料表面便捷地实现多元复合聚合物刷微图案。

相比其他聚合物刷微图案制备方法，本发明具有制备效率高、成本低、可制备结构复杂的聚合物刷、聚合反应过程可控等优点。

附图说明

图1为基于反射式空间光调制器的无掩模光刻系统示意图。

图2为基于透射式空间光调制器的无掩模光刻系统示意图。

图3为实施例1采用无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的流程示意图，箭头方向代表制备流程。其中，301为基体材料、302为引发剂、303为溶剂、304为单体、305为光氧化还原催化剂、306为图案化光束、307为图案化聚合物刷。

图4为实施例1中采用静态灰度曝光方式和动态连续曝光方式对聚合物刷微图案厚度调控的流程示意图。其中，①表示未曝光的表面有引发剂的基体材料；②表示表面覆盖反应混合液的基体材料进行静态灰度曝光的示意图，其中灰度值大的区域表示光功率大；③表示在基体材料表面获得不同厚度的聚合物刷微图案，该聚合物刷微图案可由静态灰度曝光获得、或者由第一次～第四次的动态多次曝光获得；④～⑦表示动态多次曝光，依次为第一次曝光、第二次曝光、第三次曝光、第四次曝光，第一次到第四次曝光，每次曝光的区域面积依次减少；⑧表示经第一次曝光后获得的聚合物刷微图案；⑨表示再经第二次曝光后获得的聚合物刷微图案；⑩表示再经第三次曝光后获得的聚合物刷微图案。

图5①为实施例1用于静态灰度曝光和动态连续曝光的数字灰度图像，图5②为实施例1静态灰度曝光方式制备得到的聚合物刷微图案的SEM图，图5③为实施例1动态连续曝光制备得到的聚合物刷微图案的SEM图。

图6为实施例2借助原位多次曝光方式制备多组分聚合物刷微图案的示意图，箭头方向代表制备流程。

图7①、图7②分别为实施例2中用于制备双组分聚合物刷微图案的数字灰度图像1、数字灰度图像2。图7③为实施例2所得到的双组分聚合物刷微图案的SEM图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

图1为基于反射式空间光调制器的无掩模光刻系统示意图。图2为基于透射式空间光调制器的无掩模光刻系统示意图。基于反射式空间光调制器的无掩模光刻系统和基于透射式空间光调制器的无掩模光刻系统均可用于本发明。

实施例1和实施例2均是采用如下仪器或型号：

反射式空间光调制器的无掩模光刻系统；光源：波长455nm，功率3W；空间光调制器(SLM)：德州仪器公司，DLP6500；投影镜头：24-85mm，f/2.8-4；图像反馈系统：CCD相机(XCAM1080PHA)；远心镜头(6503TH5M)。

实施例1聚合物刷微图案厚度调控

图3为实施例1采用无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的流程示意图，箭头方向代表制备流程。其中，301为基体材料(10*10mm的平面硅片)、302为引发剂([11-(2-溴-2-甲基)丙酰氧基]十二烷基三氯硅烷)、303为溶剂(N,N-二甲基甲酰胺，DMF)、304为单体(低聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯，OEGMA)、305为光氧化还原催化剂(三(2-苯基吡啶)合铱，Ir(ppy)₃)、306为图案化光束、307为图案化聚合物刷。

其中，反应单体与光氧化还原催化剂的摩尔比为500：1.35。

在接枝有引发剂302的基体材料301表面覆盖一层反应混合物，该反应混合物包括溶剂303、单体304和光氧化还原催化剂305。基体材料301表面接枝引发剂302的方法按下述步骤进行：(1)将基体材料301置于90℃食人鱼溶液(体积比H₂SO₄∶H₂O₂为7：3)中浸泡3h，用大量去离子水、乙醇冲洗硅片并氮气吹干；(2)配置引发剂溶液：引发剂、甲苯和三乙胺的体积比为45μL：1450μL：1.95μL；将基体材料301置于引发剂溶液中，在氮气氛围下避光反应12h，结束后采用丙酮、乙醇清洗硅片并氮气吹干保存，即得表面接枝引发剂302的基体材料301。

借由无掩模光刻系统在基体材料表面形成对应数字图像设计的明暗反差的图案化光束306，在具有一定曝光强度的图案化光束306投影区域，在光氧化还原催化剂305作用下，引发剂302还原得到自由基，在基体材料301的表面，反应单体304再与自由基发生表面聚合反应(光引发表面原子转移自由基聚合)生成聚合物刷，由于聚合物刷仅在图案化光束306选择曝光的区域生长，即得到图案化聚合物刷(线性)307。

基于DMD光调制(使用数字微透镜器件对光进行调制的状态)实现聚合物刷微图案厚度调控的方式有两种，分别为静态灰度曝光方式和动态连续曝光方式。

图4为实施例1中采用静态灰度曝光方式和动态连续曝光方式对聚合物刷微图案厚度调控的流程示意图。其中，①表示未曝光的表面有引发剂的基体材料；②表示表面覆盖反应混合液的基体材料进行静态灰度曝光的示意图，其中灰度值大的区域表示光功率大；③表示在基体材料表面获得不同厚度的聚合物刷微图案，该聚合物刷微图案可由静态灰度曝光获得、或者由第一次～第四次的动态多次曝光获得；④～⑦表示动态多次曝光，依次为第一次曝光、第二次曝光、第三次曝光、第四次曝光，第一次到第四次曝光，每次曝光的区域面积依次减少；⑧表示经第一次曝光后获得的聚合物刷微图案；⑨表示再经第二次曝光后获得的聚合物刷微图案；⑩表示再经第三次曝光后获得的聚合物刷微图案。

如图4所示，在静态灰度曝光方式下，将设计的数字灰度图像(如图5①所示)直接转化为数字位图文件加载到DMD控制器(DMD控制器是根据数字位图文件信息控制DMD光调制器表面的数字微镜进行偏转以对入射光束进行整形的控制器)，借助脉宽调制技术控制DMD微镜处于“on”和“off”状态的时间比对入射光进行调制生成对应的灰度光束，灰度光束经投影镜头聚焦于均匀覆盖反应混合液的基体材料上以引发聚合反应，灰度值大的区域光功率密度高，聚合反应速度快，所得到的聚合物刷厚度大，灰度值小的区域光功率密度小，聚合反应速度慢，所得到的聚合物刷厚度小，从而实现对聚合物刷微图案厚度的有效调控。

如图4所示，在动态曝光方式下，先根据灰度值变化将设计的数字灰度图像(如图5①所示)分解为多幅二值图像，然后将其转化为数字位图文件依次加载到DMD控制器控制DMD光调制器对入射光进行调制生成一系列相应的光束图像并依次聚焦于基体表面对反应溶液进行曝光，某一区域反应溶液受到的曝光能量为多次曝光累积能量之和，曝光时间长的区域曝光能量高，所得聚合物刷的厚度大；曝光时间短的区域曝光能量低，所得聚合物刷的厚度小，从而实现对聚合物刷微图案厚度的有效控制。

图5①为实施例1用于静态灰度曝光和动态连续曝光的数字灰度图像，图5②为实施例1静态灰度曝光方式制备得到的聚合物刷微图案的SEM图，图5③为实施例1动态连续曝光制备得到的聚合物刷微图案的SEM图。

实施例2聚合物刷微图案化学组分调控

基体材料为10*10mm的平面硅片；反应溶液1为GMA/DMF/Ir(ppy)₃溶液(反应单体与光催化剂摩尔比为500：1)，反应溶液2为OEGMA/DMF/Ir(ppy)₃溶液(反应单体与光催化剂摩尔比为800：1)。溶剂的用量为本领域常规。若无特殊说明，其它参数和条件均与实施例1相同。

图6为实施例2借助原位(“原位”即基体材料的放置位置固定)多次曝光方式制备多组分聚合物刷微图案的示意图，箭头方向代表制备流程。具体步骤为：首先在基体材料表面滴加反应溶液1并放置于无掩模光刻系统聚焦处并借助投影图像反馈系统对基体位置进行标记，随后将数字灰度图像1转化为数字位图文件加载到DMD控制器控制DMD微镜偏转实现光调控以生成相应的光束图像引发基体上的反应溶液发生聚合反应，得到第一组分聚合物刷微图案；然后在基体材料表面滴加反应溶液2并根据位置标记确定基体的正确位置，将数字灰度图像2转化为数字位图文件加载到DMD控制器控制DMD微镜偏转实现光调控以生成相应的光束图像引发基体上的反应溶液发生聚合反应，得到第二组分聚合物刷微图案。

图7①、图7②分别为实施例2中用于制备双组分聚合物刷微图案的数字灰度图像1、数字灰度图像2。图7③为实施例2所得到的双组分聚合物刷微图案的SEM图。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (23)

1.一种基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，借由无掩模光刻系统的时空调制特性实现基体材料表面聚合反应过程的调控，以得到结构可控的图案化聚合物刷；

其中，所述基体材料的表面先接枝引发剂后，再覆盖一层反应混合物；

所述反应混合物包括反应单体、光氧化还原催化剂和溶剂；

借由所述无掩模光刻系统在所述基体材料表面覆盖的所述反应混合物的表面形成对应数字图像设计的明暗反差的光束图像，在具有一定曝光强度的光束图像投影区域，所述基体材料的表面与所述反应混合物中的反应单体在光氧化还原催化剂作用下发生所述表面聚合反应生成聚合物刷，由于所述聚合物刷仅在光束图像选择曝光的区域生长，即得到所述图案化聚合物刷；所述曝光的方式包括静态灰度曝光、动态灰度曝光方式或者动态连续曝光。

2.如权利要求1所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述引发剂包含烷基卤化物、烯丙基卤化物、黄原酸酯、硫酯、硫羰酯、二硫基酯、三硫代碳酸酯和硝基氧中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述烷基卤化物为α-卤代苯基化合物、α-卤代羰基化合物和α-卤代腈基化合物中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述α-卤代苯基化合物为α-氯代苯乙烷、苄基氯和苄基溴中的一种或多种。

5.如权利要求3所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述α-卤代羰基化合物包括α-氯丙酸乙酯和/或α-溴代异丁酸乙酯。

6.如权利要求5所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述α-溴代异丁酸乙酯为[11-(2-溴-2-甲基)丙酰氧基]十二烷基三氯硅烷。

7.如权利要求3所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述α-卤代腈基化合物包括α-氯乙腈和/或α-氯丙腈。

8.如权利要求1所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述基体材料的材质为表面能够与聚合物刷分子链的一端结合的无机物或者有机物；

和/或，所述基体材料的表面为平面材料或者曲面材料。

9.如权利要求8所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述无机物为金属或其合金、金属氧化物，或者含硅的无机非金属材料。

10.如权利要求8所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述平面材料为板状、片状或者膜状。

11.如权利要求8所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述曲面材料为粒子状、柱状、筒状或者线状。

12.如权利要求9所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述金属为金、铁或铝。

13.如权利要求9所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述含硅的无机非金属材料为硅酮、玻璃或者硅片。

14.如权利要求13所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述含硅的无机非金属材料为玻璃或硅酮。

15.如权利要求8所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述有机物为甲基丙烯酸树脂、烯烃树脂或者液晶聚合物。

16.如权利要求1所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述反应单体为能够进行自由基聚合的烯烃单体。

17.如权利要求16所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述反应单体包含甲基(丙烯酸酯)、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、苯乙烯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、乙烯基咔唑、乙烯基吡啶、乙烯基醚、氯乙烯单体、多官能单体和多官能预聚物中一种或多种。

18.如权利要求1所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述光氧化还原催化剂是包括无机催化剂或者有机催化剂；所述无机催化剂为含有Ti、Zn、Ir、Cu、Ru、Pt、Mo和Pd中的一种或多种过渡金属组成无机催化剂；所述有机催化剂为苯甲酮、噻吨酮、香豆素酮、樟脑醌、蒽醌、吩噻嗪及其衍生物中的一种或多种；

和/或，所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙醇、水和二甲基亚砜中的一种或多种。

19.如权利要求18所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述无机催化剂为三(2-苯基吡啶)合铱、溴化铜、三(2,2'-联吡嗪)钌二(六氟硼酸)盐、二氧化铂、二氧化钼和二(氰基苯)二氯化钯中的一种或多种。

20.如权利要求1所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述的表面聚合反应包括光引发原子转移自由基聚合反应、光引发氮氧稳定自由基聚合反应和光引发可逆加成断裂链转移聚合反应中的一种或多种；

和/或，所述聚合物刷为线性聚合物刷、树枝状聚合物刷、超支化聚合物刷或者交联型聚合物刷；

和/或，所述图案化聚合物刷包括单组分聚合物刷、多组分聚合物刷、梯度聚合物刷。

21.如权利要求1所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述无掩模光刻系统用于在基体材料表面投影光束图案；

和/或，所述无掩模光刻系统包括照明系统、空间光调制器、光学投影系统及投影图像反馈系统；在所述照明系统中，光源输出光经均光准直透镜组均光、准直后入射到所述空间光调制器表面；所述空间光调制器在数字位图文件驱动下对入射光进行调制生成具有灰阶特性的光束图像，并经由所述光学投影系统缩放后投影聚焦于均匀覆盖反应混合物的基体材料表面，在反应混合物表面形成投影光束图像；所述投影图像反馈系统辅助计算机对所述投影光束图像进行实时控制。

22.如权利要求21所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述照明系统包括光源及均光准直光学元件组合；其中，所述均光准直光学元件组合用于光源处入射光束的整形；

和/或，所述空间光调制器包括数字微透镜器件、液晶空间光调制器、磁空间光调制器、衍射光学器件、多量子阱空间光调制器、电光空间光调制器或者声光空间光调制器；

和/或，所述光学投影系统包括用于使空间光调制器反射或透射光束聚焦于基体材料表面所需区域上的任何光学元件组合；

和/或，所述投影图像反馈系统用于投影光束图像在基体材料表面的对焦及定位，以实现基体材料表面同一区域的多次曝光。

23.如权利要求22所述的基于无掩模光刻系统制备聚合物刷微图案的方法，其特征在于，所述光源包括激光光源、LED光源或者高压汞灯光源。

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