[发明专利]纳米结构化制品和制备纳米结构化制品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用作(例如)抗反射制品的纳米结构化制品。在另一方面，本发明涉及用于制备纳米结构化制品的方法。

背景技术

每当光从一种介质进入另一种介质时，某一部分光被这两种介质之间的界面反射。例如，透光塑料基板上闪耀的光中约有4-5％被顶表面反射。

已经采用了一些不同方法来降低聚合物材料的反射。一种方法是采用抗反射(AR)涂层例如由透明薄膜结构组成的多层反射涂层来减少反射，所述多层反射涂层中具有折射率极不相同的交替的层。然而，已证实难以使用AR涂层实现宽带抗反射。

另一种方法涉及使用次波长表面结构(例如，次波长级表面光栅)实现宽带抗反射。然而，形成次波长表面结构的方法往往会是复杂且昂贵的批处理。例如，在美国专利申请公开No.2005/0233083中公开的方法涉及在低于0.5毫托的真空条件下用Ar/O₂等离子体轰击聚合物表面。因为这种对极度真空条件的要求，所以限制了该方法的商业可行性。

发明内容

根据以上内容，我们认识到需要一种可供选择的方法来降低表面的反射率，特别是聚合物表面的反射率。此外，我们认识到，为了实现将表面的反射率降低到商业可用水平的方法，需要其相对简单并且成本低。

简而言之，在一个方面，本发明提供了一种纳米结构化制品，其包括基质和纳米级分散相并且具有无规纳米结构化各向异性表面。

如本文所使用的，“纳米级”是指亚微米(例如，约1nm和500nm之间)；“纳米结构化”是指一个维度上为纳米级；并且“各向异性表面”是指具有高宽(也就是说，平均宽度)比为约1.5∶1或更大(优选地，2∶1或更大；更优选地，5∶1或更大)的结构化微观粗糙度的表面。

与包括相同基质材料和纳米分散相的未结构化制品相比，本发明的纳米结构化制品表现出反射率的显著降低。另外，本发明的纳米结构化表面可以是耐用的并且拥有耐刮擦性。本发明的纳米结构化制品的一些实施例还表现出额外所需的特性，如(例如)防雾性、容易清洁、抗微生物活性、亲水性或疏水性。

在另一方面，本发明提供了一种制备无规纳米结构化表面的方法。一种方法包括提供包括纳米分散相的基质，以及使用等离子体对所述基质进行各向异性蚀刻，以形成无规纳米结构化各向异性表面。另一种方法包括提供包括纳米分散相的基质，以及使用等离子体对所述纳米分散相的至少一部分进行蚀刻，以形成无规纳米结构化表面。

如本发明中所使用的，“等离子体”是指含有电子、离子、中性分子和自由基的被部分离子化的气态或流体态物质。

本发明的方法可以在适度的真空条件(例如，约5毫托和约10毫托之间)下执行。其还可以使用圆柱形反应离子蚀刻(圆柱形RIE)按照辊对辊(也就是说，连续式)方法执行。

因此，本发明满足现有技术中对相对简单且制造成本不高的AR表面的需要。

附图说明

图1是本发明中可用的涂布设备的第一片断透视图。

图2是从不同的有利位置看到的图1中设备的第二片断透视图。

图3是从其含气腔体中取出的涂布设备的另一个实施例的片段透视图。

图4是从不同的有利位置看到的图3中设备的第二透视图。

图5是本发明的各向异性纳米结构化制品的扫描电镜照片。

图6是本发明的另一个各向异性纳米结构制品的扫描电镜照片。

具体实施方式

纳米结构化制品包括具有分散相的基质。基质或连续相可以包含聚合物材料、无机材料或者合金或固溶体(包括可混溶的聚合物)。

可用聚合物材料包括热塑性塑料和热固性塑料。合适的热塑性塑料包括(但不限于)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、热塑性聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺、聚酸亚胺、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯、苯乙烯丙烯腈、有机硅-聚乙二酰胺聚合物、含氟聚合物、环烯烃共聚物、热塑性弹性体等。