[发明专利]用于塑料功能性微结构表面批量化生产的采用软光刻技术复制塑料功能性微结构表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于塑料功能性微结构表面批量化生产的采用软光刻技术复制塑料功能性微结构表面的方法，属于功能性塑料元件表面的制备领域。

背景技术

功能性微结构表面是近年发展起来的新兴多学科交叉研究领域。进入21世纪，随着人类面临的能源危机、环境污染问题的日益突出，表面功能微结构的研究已经成为国内外许多学科领域的研究热点。目前该技术已成为微电子、国防、生物材料、汽车、先进农业机械等高技术领域进一步提高设备和产品性能的关键。表面功能结构的设计和制造对其它领域也具有巨大的影响和作用，是制造高性能产品和设备的关键技术之一。

表面功能结构按尺度可分为宏观结构、亚结构、微结构及纳米结构。不同尺度的表面功能结构可单一使用，也可复合使用。目前已经研究和应用于不同领域的表面功能性微结构有很多，不同功能的表面微结构具有不同的特点。如超疏水自洁表面结构是仿照荷叶为代表的植物叶、蝉等鳞翅目昆虫的翅膀的特点而制成的。研究发现，这种生物体表面的微纳双重结构的共同存在是实现其功能性的根源，据此仿生制造出具备“自清洁”和“自修复”功能的微结构表面，可以大大提高材料的防水、防尘、防油、防紫外线、防酸、防碱等能力。这对改善材料的防污染、防老化、抗氧化、抗腐蚀等性能发挥着巨大的作用。

与此同时，元件或器件的小型化也是科技不断发展的一个趋势。诸如通讯、医药、生物化学和汽车等众多领域都对这类微小的元件设备有着大量的需求。它们对微小元件的需求要求在允许加工精度的范围内，以最经济的加工方式实现大批量的生产制造。对此，微小模具的成型技术是最具应用前景的技术，也许是唯一一种可以实现上述目标的制造手段。传统加工微米尺寸特征的模具的方法有微细铣削、微细电火花加工、传统激光束加工和电子束加工等。但是上述这些方法的缺点就是模具加工完之后尺寸精度会发生变化。

激光加工，尤其是超短脉冲激光烧蚀为微小模具的加工提供了更多的加工优势。超短脉冲激光是一种通用的柔性加工技术，其加工微结构的尺寸特征可以达到亚微米级尺度。该类激光不仅是进行加工模具及进行复制生产的优良工具，同时也能够对模具或复制的产品加工出功能性表面结构。脉冲激光的这一性质更有利于模具和复制产品的完好分离，同时也可以复制出具有特定功能的产品，如保湿性的控制或微结构的特定行为功能等。

软光刻技术是近年发展起来的具有巨大潜力的复制技术。可用于具有微纳双重结构的超疏水性微结构表面的批量制备。该技术只需加工出具有微纳双重结构的功能性微结构表面的母模或模芯，之后具有相同结构和相同功能的微结构表面就可以重复大量生产，进而可实现具有功能性微结构表面塑料元件的批量化生产。但是目前的工艺和技术在实现超疏水性微结构表面的批量制备中，存在高成本及低效率的问题，因此，如何实现具有超疏水性等功能性微结构表面的高效、批量、低成本和绿色生产已成为微小元器件及相关产业发展的关键技术之一。

发明内容

为了解决目前超疏水性微结构表面的批量制备存在的高成本及低效率的问题，本发明提供一种用于塑料功能性微结构表面批量化生产的采用软光刻技术复制塑料功能性微结构表面的方法。

本发明所述用于塑料功能性微结构表面批量化生产的采用软光刻技术复制塑料功能性微结构表面的方法，它包括以下步骤：

步骤一：制备具有超疏水性塑料功能性微结构表面的母模；

步骤二：采用软光刻复制技术将步骤一中制备的母模的功能和结构转移到光学透明的弹性体PDMS聚合物上，并采用剥离技术将该弹性体PDMS聚合物与母模分离，得到的弹性体PDMS聚合物作为反模；

步骤三：采用软光刻复制技术将所述反模的功能和结构转移至极紫外光可以修复的塑料材料表面，并采用剥离技术将极紫外光可以修复的塑料材料表面从反模上分离，得到与母模相同的塑料功能性微结构表面，实现对塑料功能性微结构表面的复制。

所述步骤一中母模采用超短脉冲激光微加工自组织技术加工获得。