[发明专利]一种超声辅助静电诱导聚合物表面微结构成型方法及装置

说明书

一种超声辅助静电诱导聚合物表面微结构成型方法及装置，属于聚合物成型领域。解决了现有聚合物成型方法带来的成型形状单一的问题。本发明首先，液态聚合物薄膜位于两个平行电极(未加电压)之间，其次，对聚合物薄膜施加超声振动，使聚合物表面产生扰动，再次，施加静电场诱导微结构成型。它主要用于诱导聚合物表面微结构成型。

技术领域

本发明属于聚合物成型领域。

背景技术

由于分子热扰动，自然状态的液体表面并不是绝对平坦的理想表面，而是存在具有一定波长的毛细波。当这些毛细波受到一定外力的作用时，液体薄膜界面将失稳而产生流变行为。静电诱导微结构成型技术主要利用聚合物薄膜的热扰动，外部施加静电场，使聚合物薄膜固有的热扰动不断演化，最终形成具有一定形状的微观结构，属于自组装技术，见图2所示；同时，静电诱导微结构成型技术可以在模板微观结构与聚合物薄膜不接触的情况下，由模板诱导聚合物表面微结构成型，属于非接触表面成型技术，避免了接触式表面成型过程中造成的形状缺陷等诸多问题。

然而无论是无模板自组装微结构成型还是模板诱导微结构成型，都需要依赖熔融态聚合物薄膜热扰动，由最不稳定的波长产生微结构，而热扰动具有固定的波长，从而限制了微结构成型尺寸，限制了微结构成型的形状，给微结构成型的形状带来局限性的问题。

发明内容

本发明是为了解决现有聚合物成型方法带来的成型形状单一的问题，本发明提供了一种超声辅助静电诱导聚合物表面微结构成型方法及装置。

一种超声辅助静电诱导聚合物表面微结构成型装置，它包括可调直流电源、两个平板电极、间隔器、多个超声换能器、超声波发生器和变频器；

可调直流电源通过导线连接在两个平板电极之间，两个平板电极相对设置，其中，一个平板电极的下表面朝向另一个平板电极的上表面，

间隔器固定在两个平板电极之间，

多个超声换能器固定在另一个平板电极的下方，多个超声换能器在另一个平板电极的下表面均匀分布，

超声换能器用于将超声波发生器产生的电功率转化为超声动能，从而带动另一个平板电极振动，变频器用于控制超声波发生器产生电功率。

所述的平板电极为ITO导电玻璃。

所述的可调直流电源为幅值范围是0V至1000V。

采用所述的一种超声辅助静电诱导聚合物表面微结构成型装置实现的成型方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，将液态聚合物薄膜均匀地涂在另一个平板电极的上表面，使两个平板电极之间留有空气间隙，液态聚合物薄膜的厚度为几十纳米至几百微米；

步骤二，通过调节变频器使超声波发生器产生电功率，超声换能器将超声波发生器产生的电功率转化为超声振动施加在液态聚合物薄膜上，使液态聚合物薄膜表面产生扰动，

步骤三，待液态聚合物薄膜表面产生扰动后，可调直流电源开始工作，根据所需的聚合物的形状，通过调节可调直流电源的电压，对两个平板电极施加静电场，液态聚合物薄膜发生流变，至液态聚合物薄膜诱导成型，通过固化方式将诱导成型的液态聚合物薄膜固化，完成聚合物表面微结构成型。

所述的固化方式为紫外光固化或热固化。

步骤一中，将液态聚合物薄膜均匀地涂在另一个平板电极的上表面的涂胶方式：通过匀胶机采用旋转涂胶的方法在另一个平板电极的上表面进行旋涂。

本发明所述的装置在使用过程中，首先，液态聚合物薄膜位于两个平行电极(未加电压)之间，其次，对聚合物薄膜施加超声振动，使聚合物表面产生扰动，再次，施加静电场诱导微结构成型。