[发明专利]生产结构化的膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及形成结构化的多孔的膜的方法,结构化的多孔的膜本身,包含该结构化的多孔的膜的制品,用于实施所述方法的装置以及包含该结构化的多孔的膜的复合材料。

背景技术

对材料的形状进行结构化，特别是对在一个方向上的延伸部分小于其它方向的延伸部分的材料(膜)的表面形状进行结构化，是改善和/或微调其性质的有用工具。获得这种结构化的常用方法是光刻，然后在该蚀刻的表面上浇铸聚合物。在其它结构化方法中，已使用了弹性基材。

例如,US2012/0058302批露在层状复合材料的表面上形成微米或纳米形貌以改善其防污性质的方法。

在该方法中，拉伸基材，并随后涂覆该基材。通过引发的化学气相沉积(iCVD)或喷涂或蒸发技术来施加涂层，从而在基材的拉伸的表面上形成涂层，并牢固地粘附到该表面。在松弛拉伸的基材中的应变之后，涂覆的表面发生变形，因此形成微观尺度的表面结构。

然而，因为涂层牢固地粘附到表面，涂层的变形迫使基材的表面遵循涂层的微观结构，因此涂层和粘附基材形成复合材料的微观结构化的表面。不可能在不损坏微观结构化的表面甚至全部涂层和/或基材的情况下，将涂层与复合材料分离。

此外，在“柔性电子”领域，已通过使薄的硬膜起皱和脱层来生产用于电子电路的周期性结构。例如，维拉(Vella)等研究了粘附到聚合物基材的薄的硬膜的“气泡”的形成和尺寸(“薄膜从弹性基材的宏观脱层(Themacroscopic delamination of thin films from elastic substrates)”,《国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)》,卷号：106,期号：27,10901-10906)。在该研究中，将双取向的PP膜层压到基材上，然后对其进行单轴压缩，且使膜以清楚限定的波长起皱。

然而，所有这些已知方法都完全没有批露多孔的材料的结构化，从而本领域仍然需要对多孔的膜材料进行结构化，特别是微观结构化和纳米结构化的方法。此外，这种方法也应使得能获得结构化的膜本身，即与基材分离。

因此，本发明的目的是提供用于形成结构化的多孔的膜的方法，其显示任意类型的几何面外结构,例如皱纹、折叠等，该方法应使得能在微米和纳米尺度水平调节结构，以获得膜的永久结构化,获得与基材分离的结构化的膜本身。

此外，该方法实施时应简单和成本有效。

令人惊讶的是，本发明人发现这些目标可通过下述方法来获得，该方法包含将多孔的膜施加到拉伸的弹性基材上,并松弛拉伸的基材从而形成结构化的膜。

发明内容

因此，本发明提供形成结构化的多孔的膜的方法，其包含

a)将多孔的膜施加到处于拉伸的状态的弹性基材上，从而在拉伸的基材上进行膜的可逆的粘附，和

b)松弛上面具有施加的膜的基材，以获得该结构化的多孔的膜。

本发明的方法使得能以简单的方式在宏观水平甚至微观水平或纳米尺度水平对多孔的膜进行结构化。该方法是简单的，因为可将多孔的膜照原样(as it is)地施加到拉伸的弹性基材上，即无需任何的物理或化学改性。令人惊讶地是，在松弛拉伸的基材/膜复合材料之后,复合材料甚至膜不是简单地被损坏，例如通过膜和基材的完全脱层或膜的破裂被损坏,而是膜仍然完整且以循环的方式至少部分地粘附到基材,从而以受控的方式进行结构化。

因为膜的部分非粘附,处于最终松弛状态的基材没有发生结构化而是恢复其平坦的、非拉伸的状态。这使得能在不损坏膜或其结构的情况下容易地从基材移除结构化的多孔的膜,即可容易地获得与基材分离的结构化的多孔的膜本身。

虽然无意受限于理论，但据信多孔的膜的这种性质至少部分地由膜的 高柔性带来的，其通过例如低刚性来表示。

因为本发明的方法简单，可以成本有效的方式连续地或间歇地来实施本发明的方法。

例如，在本发明的方法中形成的结构化的多孔的膜可用于过滤或排气应用。使用这种结构化的多孔的膜的特别优势在于过滤器或通风器的表面积以及由此导致的它们的性能显著提高，而所需的过滤器或通风器的空间可仍然保持相同。

在本发明的方法中，应将多孔的膜施加到弹性基材，从而使膜“可逆粘附”到基材。这意味着当基材处于其拉伸的状态时，膜粘附到基材,且基材处于松弛的状态时，可在不损坏结构化的膜的情况下将随后获得的结构化的膜从基材移除。