[发明专利]柔性基底上导电纳米结构的制造

说明书

发明内容

技术领域

本申请涉及一种使用基于幅材的连续工艺制造纳米结构化和/或微结构化的制品的方法。

背景技术

例如，微结构化装置和纳米结构化装置可用于诸如平板显示器、化学传感器和生物吸收基底的制品中。制造微结构化装置和纳米结构化装置的常规方法包括：用压制或印刷工艺来模制柔顺性材料以复制图案、光刻工艺以及纳米压印光刻。

就纳米结构化表面特征来说，具有微结构化和纳米结构化表面特征的制品在其表面包括若干结构(突起、凹陷、沟槽等等)，这些结构至少在二维上是微观的，或者具有至少一个小于微米的尺度。这些表面特征可通过任何接触技术(例如浇铸、涂布或压制)在制品之内或之上形成。通常，这些表面特征可以由以下的至少一种方法进行制造：(1)在具有微结构化或纳米结构化图案的工具上铸造，(2)在具有微结构化或纳米结构化图案的结构化薄膜上涂覆，或者(3)使制品通过夹辊以将制品压向具有微结构化或纳米结构化图案的结构化工具或有纹理母版工具。

虽然模制技术可以与母版复制工具联合使用以制造连续的产品卷，但是该工序所能获得的分辨率通常限制在几个微米，并且不能生产一些应用所需要的纳米级特征。

美国专利No.6,375,870公开了在圆柱滚轴的外表面上复制纳米级图案。纳米级图案从圆柱滚轴上被转移至基底表面上。将金属涂覆进基底表面上形成的凹陷图案中。使用蚀刻法或剥离法将沉积金属间的所有材料移除，以实现最终的金属结构。

发明内容

对连续的柔性纳米结构化或微结构化片材具有需求，所述连续的柔性纳米结构化或微结构化片材具有复制的基础结构，所述基础结构具有至少部分导电的表面层。卷对卷制造结构化材料节省了制造成本，并且提高了生产速度。

在制造纳米结构化制品的示例性方法中，将有纹理母版工具的一部分浸入到含有可电沉积材料的镀槽中，所述母版工具在其表面上具有浮雕图案。通过电解工艺或者电泳沉积工艺，将可电沉积材料沉积在母版工具上。可以在沉积层上方，对母版工具表面涂敷支承材料。将得到的结构从工具上移除，即可得到柔性纳米结构化材料。

浮雕图案可以是微米级浮雕图案或纳米级浮雕图案中的一种。母版工具上的浮雕图案可包括导电区域和非导电区域，并且所述可电沉积材料被沉积在纳米级浮雕图案的导电区域上。

母版工具可以是柱形母版筒、母版带、母版片或母版块。

在本发明方法的可选的实施例中，可对支承材料的表面施加底膜。

附图说明

图1是根据本发明一个方面的示例性的连续纳米结构化材料的示意图。

图2是根据本发明一个方面的制造系统的示意图。

图3是根据本发明一个方面的生成连续纳米结构化材料的示例性工艺的流程图。

图4是根据实例1制造的纳米结构化材料的扫描电子显微图。

图5示出了实例2描述的耐用母版的横截面示意图。

图6A是根据实例2制造的纳米结构化材料的原子力显微图。

图6B是根据实例1制造的纳米结构化材料的扫描电子显微图。

图7是根据本发明一个方面的可选的制造系统的示意图。

尽管上述各图提出了本发明的数个实施例，但是如讨论所述，还可以想到其它的实施例。在任何情况下，本发明均仅示例性而非限制性地介绍本发明。应当理解，本领域内的技术人员可设计出许多其它属于本发明原理范围的修改形式和实施例。未按比例绘制附图。在所有附图中，均利用类似的参考标号表示类似的部件。

具体实施方式

本申请提供了一种制造连续柔性纳米结构化或微结构化片材的方法，所述片材具有由第一材料制成的复制的基础结构和由第二不同材料制成的局部的或全部的表面。第二材料可以是导电的或不导电的。在本发明的一个示例性方面，第二材料可以是电解沉积的或电泳沉积的。导电材料可包括金属、金属氧化物、有机半导体或导电聚合物。非导电材料包括非导电聚合物和金属氧化物。金属氧化物可以是任何被氧化的过渡金属，例如铁、铝、锰、镍、铂、铬、银、金、铜、锌等等。

应当理解本文中术语“微结构”包括可以为微米级(约1μm至约1000μm或甚至更大)的特征物以及可以为纳米级(约1nm至约1000nm)的特征物。该尺寸是阵列中特征物的平均最小尺寸，并且(例如)如果特征物是圆形柱体，则所述尺寸可以为直径。