CN113262735A - 液晶聚合物表面微纳结构的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，包括以下步骤：制备或取具有取向的液晶聚合物；对所述液晶聚合物进行加热，所述液晶聚合物的清亮点温度Ti≥所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，将所述液晶聚合物置于电场中，所述电场的电场强度E≥10⁷V·m^‑1，形成表面微纳结构。本发明提供的制备方法是一种自组装的过程，能够制备出与传统光刻所得到类似的结构如条纹结构，但是无需光刻过程中所需要的昂贵的光学设备与复杂繁琐的工艺流程，能克服传统光刻的衍射极限，从而有望能制备更小的表面微纳结构。

Description

液晶聚合物表面微纳结构的制备方法

技术领域

本发明涉及微纳表面结构制备领域，尤其是涉及一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法。

背景技术

在自然界中，形态尤其是生物的表面形态是一种至关重要的生存策略。自然界经过亿万年的进化，每一种生物都有其独特的生存策略，它们的聪明之处在于其可以根据环境的变化将微观的分子组织排布转换为特定的表面形貌。受到自然界的启发，科学家们提出很多的方法去制备微纳尺度的表面形貌。但是大多数的方法都是基于需要复杂、昂贵的光学装置的光刻技术。近几年，液晶聚合物由于其具有的各项异性的热膨胀系数，受到许多研究者的关注，但大多数的工作都是基于液晶聚合物网络体系。液晶聚合物网络体系需要较高的交联密度，这使得这类型的方法存在一些缺点：如形变量较低、设计特定表面形貌的流程比较复杂等。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法。

本发明的第一方面，提供了一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，包括以下步骤：

制备或取具有取向的液晶聚合物；

对所述液晶聚合物进行加热，所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，将所述液晶聚合物置于电场中，所述电场的电场强度E≥10⁷V·m^-1，形成表面微纳结构。

根据本发明实施例的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，至少具有如下有益效果：

本发明主要是利用液晶聚合物的流动各项异性的原理，自组装形成表面微纳结构，具体原理为：本发明对液晶聚合物进行加热，使得液晶聚合物具有流动性，液晶聚合物置于电场中时，液晶聚合物与空气的界面处存在的电场能够克服产生表面形貌所带来的毛细管力增加效应，从而诱导液晶聚合物发生流动，本发明通过实验研究发现在电场的作用下，高强度的静电场(E≥10⁷V·m^-1)在液晶聚合物与空气间的界面处产生的静电力能够克服液体的表面张力，使得流动的液晶聚合物固有的微观热扰动不断增大，并沿着电场线方向流动，选择具有不同取向的液晶聚合物，最终能够形成不同的具有特定形状和几何尺寸的表面微纳结构。本发明提供的制备方法是一种自组装的过程，能够制备出与传统光刻所得到类似的结构如条纹结构，但是无需光刻过程中所需要的昂贵的光学设备与复杂繁琐的工艺流程，能克服传统光刻的衍射极限，从而有望能制备更小的表面微纳结构。

在本发明的一些实施方式中，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+20℃。在本发明的一些优选的实施方式中，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+40℃。调控加热温度能够使得液晶聚合物具有流动性。温度T控制在高于液晶聚合物的玻璃化温度20℃或者40℃，好处是增加温度可以使得液晶聚合物的粘度降低，使得后续形成表面微纳结构的速度增快。在本发明的一些实施方式中，所述取向为平行取向和/或垂直取向，即取向可以为平行取向，或者为垂直取向，或者为平行取向和垂直取向交替分布的复合取向。

在本发明进一步的一些实施方式中，所述取向为平行取向，或者为同时具有平行取向和垂直取向。利用具有基板的液晶盒制备液晶聚合物时，平行取向区域的液晶聚合物的层结构垂直于基板，容易沿着电场线方向向上流动，因此具有平行取向的液晶聚合物更容易产生表面微纳结构。

在本发明的一些实施方式中，所述具有取向的液晶聚合物通过包括以下的步骤制备：

制备液晶盒，所述液晶盒包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成调节区，所述第一基板包括朝向所述调节区的一侧设置的第一取向层，所述第二基板包括朝向所述调节区的一侧设置的第二取向层；

在所述调节区中填充液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；

施加光照，使得所述液晶混合物经光聚合形成所述具有取向的液晶聚合物。液晶混合物填充至液晶盒后，在第一取向层和第二取向层的取向作用下，可光固化液晶单体发生取向排列，然后在光照条件下，可光固化液晶单体在光引发剂作用下聚合形成具有取向的液晶聚合物。

在制备具有取向的液晶混合物时，一种情形下，可以仅利用取向层制备具有取向的液晶聚合物，具体实现方式为：在本发明的一些实施方式中，所述第一取向层和所述第二取向层为平行取向层和/或垂直取向层。使用的第一取向层和第二取向层可以是平行取向层，能够使得液晶单体发生平行于第一基板和第二基板的平行取向，或者是垂直取向层，能够使得液晶单体发生垂直于第一基板和第二基板的垂直取向，或者为平行取向层和垂直取向层交替排列的复合取向层，能够使得部分的液晶单体中发生平行取向，部分的液晶单体发生垂直取向，平行取向层和垂直取向层所用的取向材料及处理方法有很多，如摩擦法、光取向法等，常用的是在玻璃基板上涂覆聚酰亚胺薄膜，然后再用绒布类材料高速摩擦来实现取向，或者通过涂覆偶氮苯类光取向材料，通过线性偏振光取向的方式来获得平行取向，此处不再赘述例举。通过使用的第一取向层和第二取向层的取向设置，来控制光聚合形成的液晶聚合物的取向。

在制备具有取向的液晶混合物时，另一种情形下，可以使用图案化导电基板结合取向层制备具有取向的液晶聚合物：在本发明进一步的一些实施方式中，所述第一基板还包括与所述第一取向层连接的第一导电基板，所述第二基板还包括与所述第二取向层连接的第二导电基板，所述第一导电基板和/或所述第二导电基板为图案化导电基板。本发明可以仅通过上述第一取向层和第二取向层的取向设置来达到调节液晶聚合物取向的效果，也可以结合图案化导电基板来控制液晶聚合物的取向，作为示例，当第一导电基板为图案化导电基板，第二导电基板为非图案化的具有连续导电层的基板(如ITO基板)，第一取向层和第二取向层为平行取向层，填充的液晶混合物中液晶单体具有正介电性时，在第一导电基板和第二导电基板之间未施加电压时，具有正介电性的液晶单体在平行取向层的作用下平行于第一导电基板和第二导电基板取向排列，由于使用的第一导电基板为图案化导电基板，即在第一导电基板和第二导电基板之间施加电压时，对应图案化的区域会产生电场，位于该图案化区域形成的电场中的液晶单体会发生转向，由平行取向排列转为垂直取向排列，而未在电场区域的液晶单体则保持原来的平行取向排列，在施加光照进行光固化后液晶单体聚合形成的液晶聚合物则同时具有平行取向和垂直取向，可以理解的是本领域技术人员基于上述原理，也可以选择更换液晶单体为负介电性，或者将第一取向层和第二取向层更换为垂直取向层，以形成具有不同取向的液晶聚合物。可以理解的是，图案化导电基板的图案可以根据需求的表面微纳结构形状进行调整。可以理解的是，根据设计同时设置第一导电基板和第二导电基板均为图案化导电基板，也能够形成具有取向的液晶聚合物。

在一些实施方式中，本发明还可以通过包括以下的步骤制备具有取向的液晶聚合物：

取或制备取向基板，所述取向基板包括基板和设置在所述基板上的取向层；

在所述取向基板的所述取向层上覆上液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；

施加光照，使得所述液晶混合物经光聚合形成所述具有取向的液晶聚合物。

在此种实施方式中，使用一层的取向层制备具有取向的液晶聚合物。当基板为导电基板，并且在取向层的四周设置围堰结构使得取向基板与围堰结构结合形成槽体结构，在该槽体结构中不需要注满液晶混合物，光聚合形成液晶聚合物的厚度小于槽体结构的深度，当在该槽体结构的上方盖合另一块导电基板时，液晶聚合物能够自然地与空气接触形成液晶聚合物/空气界面，此时不需要拆除围堰结构，直接在两个导电基板之间接入电压形成电场，既可以制备形成液晶聚合物表面微纳结构。

本发明使用的光引发剂可以例举的有IRG184(1-羟基环己基苯基甲酮)、IRG651(2,2-二甲氧基-1,2-二(苯基)乙酮)、IRG819(双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯氧化膦)、IRG2595(1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1丙烷酮)。

在本发明的一些实施方式中，所述光照为紫外光照，在一些实施例中使用365nm的紫外光进行照射。

在本发明的一些实施方式中，所述调节区的高度为1～5μm。在制备液晶盒时，使用间隔子放置在第一基板和第二基板之间形成调节区，通过控制间隔子的尺寸来控制调节区的高度和液晶盒的厚度。在一些实施方式中，间隔子为球形，直径为1～5μm。当液晶混合物填充满调节区时，通过控制调节区的高度能够控制液晶聚合物的厚度。

在本发明的一些实施方式中，具体包括以下步骤：

制备具有取向的液晶聚合物：S11、制备液晶盒，所述液晶盒包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成调节区，所述第一基板包括依次层叠设置的第一导电基板和设置在所述第一导电基板上的第一取向层，所述第一取向层设置在朝向所述调节区的一侧，所述第二基板包括依次层叠设置的第二导电基板和设置在所述第二导电基板上的第二取向层，所述第二取向层设置在朝向所述调节区的一侧；S12、在所述调节区中填充液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；S13、施加光照，使得所述液晶混合物经光聚合形成具有取向的液晶聚合物；步骤S14、拆开所述液晶盒，增大所述调节区的高度；

对所述液晶盒进行加热，所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，在所述第一导电基板和所述第二导电基板之间施加电压，使得所述调节区内产生电场的电场强度E≥10⁷V·m^-1，形成表面微纳结构。本发明利用含有第一取向层和第二取向层的液晶盒制备获得具有取向的液晶聚合物，当液晶混合物填充满调节区时，经光照后形成的具有取向的液晶聚合物充满调节区，通过控制液晶盒的调节区的高度能够控制液晶聚合物的厚度，为了后续使液晶聚合物与空气形成液晶聚合物/空气界面，在施加电场时在液晶聚合物与空气的界面处形成静电力，需要加入步骤S14，将调节区的高度增大，然后对液晶聚合物加热和在第一导电基板和第二导电基板之间施加电压，以形成表面微纳结构，控制调节区高度增加后形成的液晶盒的高度既能够使液晶聚合物与空气接触形成液晶聚合物/空气界面，也能够结合施加电压的大小控制施加的电场强度。

在本发明的一些实施方式中，所述第一取向层和所述第二取向层为平行取向层和/或垂直取向层，即第一取向层和第二取向层为平行取向层，或者为垂直取向层，或者为平行取向层和垂直取向层交替排列的复合取向层。利用第一取向层和第二取向层来获得具有取向的液晶聚合物。

在本发明的一些实施方式中，所述第一导电基板和/或所述第二导电基板为图案化导电基板。仅将第一导电基板设置为图案化导电基板，第二导电基板为常规的具有连续导电层的导电基板，或者仅将第二导电基板设置为图案化导电基板，第一导电基板为常规的具有连续导电层的导电基板，或者将第一导电基板和第二导电基板均设置为图案化导电基板，结合第一取向层和第二取向层，共同配合能够获得具有取向的液晶聚合物。

在本发明的一些实施方式中，所述液晶聚合物为近晶相。利用液晶聚合物在近晶相下的各项异性流动，能够将提前设计好的液晶指向式取向排布直接转换为与之对应的表面形貌。

在本发明进一步的一些实施方式中，所述液晶混合物包括0.5～3.0质量份的光引发剂和97.0～99.5质量份可光固化液晶单体。可光固化液晶单体在光引发剂的引发下，聚合形成液晶聚合物。

在本发明更进一步的一些实施方式中，所述可光固化液晶单体为具有单个反应官能团的液晶单体；优选地，所述具有单个反应官能团的液晶单体选自单官能团的丙烯酸酯、乙烯基醚类、环氧类材料或者氧杂环丁烷类材料。使用以上液晶单体能够光聚合形成侧链型的线性液晶聚合物，突破在液晶聚合物网络系统中由于交联导致形变量较小的限制，从而制备具有大纵横比的表面起伏结构。单官能团的丙烯酸酯可以例举的有甲基丙烯酸酯类、甲基丙烯酸甲酯类，具体使用的产品可以为HCM021(4-[[[6-[(1-氧代-2-丙烯基-1-基)氧基]己基]氧基]-，4-甲氧基苯基酯)，HCM083(4-[[[6-[(1-氧代-2-丙烯基-1-基)氧基]己基]氧基]-，4-(反式4-丙基环己基)苯酯)，HCM062(4-[[[6-[(2-甲基-1-氧代-2-丙烯-1-基)氧基]己基]氧基]-，4-(己氧基)苯酯)中的任意一种。

在本发明的一些实施方式中，施加的所述电压为30～500V，施加电压时所述液晶盒的调节区的高度为2～12μm。在本发明进一步的一些实施方式中，施加的所述电压为100～500V。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为实施例1中液晶盒的结构示意图；

图2为实施例1中增高调节区后形成的液晶盒体的结构示意图；

图3为实施例1中具有平行取向的液晶聚合物的示意图；

图4为实施例1中液晶聚合物形成的表面微纳结构的偏光显微镜图和三维形貌图；

图5为实施例2中具有平行取向和垂直取向的液晶聚合物的示意图；

图6为实施例2中图案化的第一导电基板的结构示意图；

图7为实施例2中液晶聚合物形成的表面微纳结构的偏光显微镜图和三维形貌图；

图8为一些实施方式中具有平行取向层和垂直取向层的第一取向层的示意图；

图9为一些实施方式中使用一层取向层制备具有取向的液晶聚合物的结构示意图。

附图标记：第一基板100、第一导电基板110、第一衬底111、第一导电层112、第一取向层120、第一取向区域121、第二取向区域122、第二基板200、第二导电基板210、第二衬底211、第二导电层212、第二取向层220、第一间隔子300、调节区400、液晶聚合物500、可光固化液晶单体510、第二间隔子600、取向基板700、基板710、取向层720、第三导电基板730、围堰结构800。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以下实施例中液晶聚合物的清亮点的温度Ti通过差示扫描量热法(DSC)结合偏光显微镜(POM)进行测定。

实施例1

本实施例提供一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备液晶聚合物：

S11、制备具有平行取向层的液晶盒：图1示出了液晶盒的结构示意图，液晶盒包括第一基板100和第二基板200，第一基板100与第二基板200之间通过第一间隔子300形成了调节区400，第一基板100包括第一导电基板110和朝向调节区400的一面设置的第一取向层120，第二基板200包括第二导电基板210和朝向调节区400的一面设置的第二取向层220，本实施例中为便于施加电压使用了第一导电基板110和第二导电基板210。本实施例中第一取向层120和第二取向层220均为平行取向层，使用的材料为聚酰亚胺。调节区400的高度通过第一间隔子300控制，本实施例中第一间隔子300为球形，直径为3μm，从而控制调节区400的高度为3μm，第一导电基板110包括第一衬底111和第一导电层112，第二导电基板210包括第二衬底211和第二导电层212，第一衬底111和第二衬底211为透光衬底，以利于光线的透过并引发填充的液晶单体发生聚合，本实施例中第一导电基板110和第二导电基板210为ITO玻璃基板。

S12、在调节区400中填充液晶混合物：将99wt％HCM-021可光固化液晶单体和1.0wt％光引发剂IGR819混合，使用二氯甲烷进行溶解液晶单体和光引发剂形成液晶混合物，再将二氯甲烷挥发后，在液晶混合物的清亮点之上的温度(70℃)将液晶混合物填充满调节区400，然后降温到液晶相(48℃)。

S13、光聚合：使用波长为365nm的LED灯，调节光强为25mW/cm²，从第二基板200朝向第一基板100的方向进行照射并进行光聚合10分钟，由于第一取向层120和第二取向层220的作用，光聚合后形成的液晶聚合物具有平行取向，平行于第一基板100和第二基板200排布。

S14、将光聚合后的液晶盒打开，光聚合时由于第一基板100和第二基板200界面处的光强不同，靠近第二基板200的光聚合程度会高些，从而会导致光聚合形成的液晶聚合物500留在第二基板200上，使用刀片刮除部分液晶聚合物膜，再使用直径更大的第二间隔子600来制备新的液晶盒体，如图2所示。本实施例中第二间隔子600的高度为6μm，调节区400中液晶聚合物500与空气之间形成了液晶聚合物/空气界面。液晶聚合物500中的可光固化液晶单体510在平行取向层的作用下，形成了如图3所示的平行取向。

S2、将制备形成的新的液晶盒体放置在温度为70℃的热台上(本实施例中形成的液晶聚合物的玻璃化温度Tg为35℃)，在第一导电基板110和第二导电基板210之间接入电源组件，电源组件分别与第一导电基板110的第一导电层(图中未示出)和第二导电基板210的第二导电层(图中未示出)电性连接，电源组件的电压为150V，使得形成电场强度E为2.5×10⁷V·m^-1的电场，在电场静电力的作用下，液晶聚合物/空气界面处的液晶聚合物流体克服表面张力，沿着电场线的方向发生流动，并且由于液晶聚合物所具有的流动各项异性，最终形成条纹形的微观表面形貌，电源组件通电30分钟后得到的表面微纳形貌如图4所示，其中(a)表示电场诱导具有平行取向的液晶聚合物产生的偏光显微镜图，(b)表示电场诱导具有平行取向的液晶聚合物产生的三维形貌图，从图中可以看出利用本发明实施例的方法制得了条纹形的表面微纳结构。

可以理解的是，步骤S1中单纯制备液晶聚合物时，可以只需要使用取向层即可。本实施例使用带有导电基板第一基板和第二基板制备液晶盒，目的是在形成液晶聚合物后能够通过在导电基板之间施加电压比较容易地在调节区形成电场，从而使得液晶聚合物与空气之间的界面处产生静电作用力，设计的液晶盒结构简单同时具备使液晶聚合物发生取向和提供电场的作用，缩短了制备表面微纳结构的工艺流程。此外，当导电基板为图案化导电基板时，还可以结合取向层，共同配合形成同时具有平行取向和垂直取向的液晶聚合物。

实施例2

本实施例提供一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，制备过程与实施例1相同，不同之处在于形成的液晶聚合物500的取向是平行取向和垂直取向交替取向，可光固化液晶单体510指向失的排布如图5所示，具体制备过程包括以下步骤：

S1、制备液晶聚合物：

S11、制备具有平行取向和垂直取向交替分布的液晶盒：参照图1，本实施例制备的液晶盒与实施例1的不同之处在于，第一导电基板110为图案化导电基板，第二导电基板210为具有连续导电层的ITO基板，其中第一导电层112为条纹状图案化的ITO层，在第一衬底111上形成如图6所示的条纹状的第一导电层112，构成了第一导电基板110。

S12、在调节区400中填充液晶混合物：将99wt％HCM-021可光固化液晶单体和1.0wt％光引发剂IGR819混合，使用二氯甲烷进行溶解液晶单体和光引发剂形成液晶混合物，再将二氯甲烷挥发后，在液晶混合物的清亮点之上的温度(70℃)将液晶混合物填充满调节区400，然后降温到液晶相(48℃)。在第一导电层112和第二导电层212之间施加一个20V的直流电场，由于使用的液晶单体具有负介电性，因此在图案化ITO区域处形成电场的作用下，液晶单体发生转向，由原来垂直取向转变为平行取向，而在没有电场的区域，液晶单体具有垂直取向。

S13、随后使用波长为365nm的LED灯，调节光强为25mW/cm²并进行光聚合10分钟，形成了具有如图5所示取向排列的液晶聚合物500，可光固化液晶单体510具有平行取向和垂直取向交替的取向排布。

S14、将光聚合后的液晶盒打开，光聚合时由于第一基板100和第二基板200界面处的光强不同，会导致光聚合形成的液晶聚合物500留在第二基板200上，使用刀片刮除部分液晶聚合物膜，再使用直径更大的第二间隔子600来制备新的液晶盒体，在液晶聚合物500和空气之间形成了液晶聚合物/空气界面。

S2、将制备形成的新的液晶盒体放置在温度为70℃的热台上(本实施例中形成的液晶聚合物的玻璃化温度Tg为35℃)，在第一导电基板110和第二导电基板210之间接入电源组件，电源组件分别与第一导电基板110的第一导电层和第二导电基板210的第二导电层电性连接，电源组件的电压为150V，使得形成电场强度E为2.5x10⁷ V·m^-1的电场，在电场静电力的作用下，在聚合物/空气界面处的液晶聚合物流体克服表面张力，沿着电场线的方向发生流动。由于在垂直取向区域，所使用的液晶聚合物的近晶相层结构平行于基板，因此不易朝着第一基板100发生流动。而在平行取向区域，近晶相的层结构垂直于第一基板100，容易沿着电场线方向向上流动。因此，平行取向区域相比于垂直取向的区域，更容易产生表面微纳结构。在通电20min之后获得的表面微纳结构如图7所示，其中(a)表示电场诱导具有平行/垂直交替取向的液晶聚合物产生的偏光显微镜图，(b)表示电场诱导具有平行/垂直交替取向的液晶聚合物产生的三维表面形貌图。

可以理解的是，除了使用图案化导电基板结合取向层来获得同时具有平行取向和垂直取向的液晶聚合物外，还可以使用具有平行取向层和垂直取向层交替分布的复合取向层来达到上述目的。作为一种实施方式，具体地参见图8，以第一取向层120为例，在第一取向区域121处涂覆平行取向层，在第二取向区域122处涂覆垂直取向层，第一取向区域121和第二取向区域122间隔交替分布，形成了同时具有平行取向层和垂直取向层的第一取向层120，当使用的液晶单体具有正介电性时，在第一取向层和第二取向层的取向作用下光聚合形成的液晶聚合物500最终能够形成如图5所示的取向排布。

可以理解的是，在一些实施方式中，在制备具有取向的液晶聚合物时还可以使用一层的取向层进行制备，参见图9，制备取向基板700，取向基板700包括基板710和取向层720，直接在取向层720上涂覆液晶混合物，或者在取向层720的四周围设围堰结构800形成槽体结构，然后槽体结构中注入液晶混合物，涂覆的液晶混合物或者注入的液晶混合物在取向层720的取向作用下进行取向，然后施加光照后，经光聚合形成具有取向的液晶聚合物500，当使用围堰结构800时，槽体结构中不需要注满液晶混合物，此时光聚合形成的液晶聚合物500的厚度低于槽体结构的深度，当基板710为导电基板并且在槽体结构的上方盖合第三导电基板730时，在基板710和第三导电基板730之间接入电压后能够形成电场，置于电场中的具有取向的液晶聚合物500能够在电场的作用下形成表面微纳结构。使用的取向层720可以是平行取向层、垂直取向层或者平行取向层与垂直取向层交替设置的复合取向层，虽然使用一层的取向层720的取向效果没有如图1所示的使用两层取向层的取向效果好，但是形成的液晶聚合物500依然会有取向效果，在电场中能够形成表面微纳结构。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (13)

1.一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备或取具有取向的液晶聚合物；

对所述液晶聚合物进行加热，所述液晶聚合物的清亮点温度Ti≥所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，将所述液晶聚合物置于电场中，所述电场的电场强度E≥10⁷V·m^-1，形成表面微纳结构。

2.根据权利要求1所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+20℃；优选地，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+40℃。

3.根据权利要求1所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述取向为平行取向和/或垂直取向；优选地，所述取向为平行取向，或者为同时具有平行取向和垂直取向。

4.根据权利要求1所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述具有取向的液晶聚合物通过包括以下的步骤制备：

制备液晶盒，所述液晶盒包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成调节区，所述第一基板包括朝向所述调节区的一侧设置的第一取向层，所述第二基板包括朝向所述调节区的一侧设置的第二取向层；

在所述调节区中填充液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；施加光照，使得所述液晶混合物经光聚合形成所述具有取向的液晶聚合物。

5.根据权利要求4所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第一取向层和所述第二取向层为平行取向层和/或垂直取向层。

6.根据权利要求5所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第一基板还包括与所述第一取向层连接的第一导电基板，所述第二基板还包括与所述第二取向层连接的第二导电基板，所述第一导电基板和/或所述第二导电基板为图案化导电基板。

7.根据权利要求1所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述具有取向的液晶聚合物通过包括以下的步骤制备：

取或制备取向基板，所述取向基板包括基板和设置在所述基板上的取向层；

在所述取向基板的所述取向层上覆上液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；

施加光照，使得所述液晶混合物经光聚合形成所述具有取向的液晶聚合物。

8.根据权利要求1所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

制备具有取向的液晶聚合物：S11、制备液晶盒，所述液晶盒包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成调节区，所述第一基板包括依次层叠设置的第一导电基板和设置在所述第一导电基板上的第一取向层，所述第一取向层设置在朝向所述调节区的一侧，所述第二基板包括依次层叠设置的第二导电基板和设置在所述第二导电基板上的第二取向层，所述第二取向层设置在朝向所述调节区的一侧；S12、在所述调节区中填充液晶混合物，所述液晶混合物包括可光固化液晶单体和光引发剂；S13、施加光照，使得所述液晶混合物经光聚合形成具有取向的液晶聚合物；步骤S14、拆开所述液晶盒，增大所述调节区的高度；

对所述液晶盒进行加热，所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，在所述第一导电基板和所述第二导电基板之间施加电压，使得所述调节区内产生电场的电场强度E≥10⁷V·m^-1，形成表面微纳结构。

9.根据权利要求8所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第一取向层和所述第二取向层为平行取向层和/或垂直取向层。

10.根据权利要求8所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第一导电基板和/或所述第二导电基板为图案化导电基板。

11.根据权利要求5至10任一项所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述液晶混合物包括0.5～3.0质量份的光引发剂和97.0～99.5质量份可光固化液晶单体。

12.根据权利要求5至10任一项所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，所述可光固化液晶单体为具有单个反应官能团的液晶单体；优选地，所述具有单个反应官能团的液晶单体选自甲基丙烯酸酯类、甲基丙烯酸甲酯类、乙烯基醚类、环氧类材料或者氧杂环丁烷类材料。

13.根据权利要求8至10任一项所述的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，其特征在于，施加的所述电压为30～500V，施加电压时所述液晶盒的调节区的高度为2～12μm。

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