[发明专利]微针脱模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微针脱模方法，具体是利用PDMS（聚二甲基硅氧烷）柔性易于脱模和牺牲层腐蚀脱模双重作用实现微针快速、高质量的脱模。

背景技术

微针是直径为几十微米, 长度在100 微米以上的针状结构。微针在生物医学领域有广泛应用。采用微针经皮给药, 可以克服口服和注射给药的药物的首过效应，避免对肠胃的刺激，具有微量、无痛、靶向以及自主操作的特点。 微针和MEMS 微流体、微分析系统相结合, 可实现生化检测分析的微型化和集成化且可使生化检验的精度、可靠性和效率大幅度提高。

微针的尺度以及三维结构形式决定了传统的精密机械难以满足其结构要求，另一方面微针一次性应用的特点又迫切需要批量化制备技术的支撑，因此微针的加工技术长期以来成为这一技术推广应用所面临的关键问题。

从微针材料分析，微针首先必须满足生物相容性和力学性能要求。尽管硅工艺十分成熟，但硅材料所具有的脆性不利于力学性能非常不利。金属力学性能十分优异，更适合作为微针加工中的模具发挥作用。聚合物种类广泛，且价廉，易于借助模具图形化复制转移，所以聚合物材料成为微针应用的主流材料，因此针对聚合物材料模具化复制微针的加工技术得到快速发展。

经对现有技术的文献检索发现，2012年廖哲勋等发表在上海交通大学学报有关基于微加工工艺的PS 微针阵列研制的研究是以硅棱锥和SU-8光刻胶柱状复合结构为模具，经过PDMS两次转模和PS浇铸复制实现PS微针阵列的制备。由于微针属于高深宽比结构，脱模难度较大，脱模失败，不仅得不到理想的微针，而且整个模具都失去作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高微针脱模质量、效率，确保模具利用率的微针脱模方法。

本发明的技术解决方案是：

一种微针脱模方法，其特征是：包括下列步骤：

（1）在制备好的微针转模用的模具上沉积牺牲层材料； 

（2）填充微针材料并成型；

（3）手动脱模至种子层部分暴露；

（4）采用种子层材料的腐蚀液牺牲种子层，以实现脱模；

所述的微针材料是金属、聚合物或硅。

本发明利用PDMS的良好图形转移能力，发挥PDMS常规脱模和牺牲层腐蚀的双重作用于微针的脱模，不仅有利于提高微针脱模的质量、效率，而且确保了模具的利用率。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：

第一步、在PDMS模具上采用溅射沉积Cr金属层。

第二步、将表面沉积Cr金属层的PDMS模具浇铸PLLA（聚乳酸）材料，PLLA材料预先热熔；浇铸PLLA（聚乳酸）的具体方法是：将PLLA颗粒均匀撒在模具上面，连模具一起放到放入真空箱中，并加热到240℃，当PLLA全部融化后，液态PLLA覆盖整个模具，打开真空烘箱气泵以抽除气泡，直到气泡抽除干净，关闭气泵和加热器，取出试样，自然冷却固化。

第三步、PLLA材料固化后，手动将PDMS 与浇铸的PLLA脱开至不损伤PDMS的最大限为止。

第四步、将整个结构放入HCl和水的溶液中浸泡至PDMS 与浇铸的PLLA脱开，盐酸和水的质量比为1:3。

本实施例制备出的是PLLA微针阵列。

实施例2：

第一步、在PDMS模具上沉积Cu金属层。

第二步、将表面沉积Cu金属层的PDMS模具浇铸PS（聚苯乙烯）材料；PS溶液配制和浇铸的具体方法是： PS溶液在常温下就可配制，将聚苯乙烯固体颗粒和溶剂1-4丁内酯按照1:10的质量比配置，充分混合后用磁力搅拌子搅拌4天。考虑要方便脱模，将锡纸折成培养皿形状，放入模具并使二者紧密接触，浇入PS溶液，然后整体放入真空箱内抽除气泡，待气泡除尽，加热固化。加热条件为90℃，保持4小时，升温至115℃，保持2小时，升温至135℃，保持12小时，最后升温至150℃，保持5小时，至此固化完成。

第三步、PS材料固化后，手动将PDMS 与浇铸的PS脱开至不损伤PDMS的最大限为止。

第四步、将整个结构放入双氧水、氨水和水（1:3:12）的混合溶液中浸泡至PDMS 与浇铸的PS脱开。

本实施例制备出的是PS微针阵列。

实施例3： 

第一步、在PDMS模具上采用溅射沉积Cr/Cu金属层。

第二步、将表面沉积Cr/Cu金属层的PDMS模具上电铸金属Ni。