[发明专利]一种用于毛细纳米印刷的装置和使用该装置进行毛细纳米印刷的方法及其应用

说明书

本发明涉及一种用于进行毛细纳米印刷的装置，其包括至少一个由基底(1)和一个或多个接触单元(2)组成的整体结构，至少一部分上述接触单元(2)具有多孔结构，优选地，至少部分基底也具有多孔结构，特别优选地，整个整体结构具有多孔结构。

技术领域

本发明涉及一种用于毛细纳米印刷的装置、一种使用该装置进行毛细纳米印刷的方法及根据该方法获得的产品以及该装置的使用。

背景技术

本发明的目的在于说明：一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置、通过该技术装置进行的毛细纳米印刷的方法、通过毛细纳米印刷获得的墨滴阵列及该墨滴阵列的衍生物产物、以及墨滴阵列及其衍生物产物的应用。

通过诸如喷墨印刷^1,2和电喷雾之类的方法³可以在待印刷表面上获得墨滴阵列。墨滴在待印刷表面上的喷射印迹基于其向待印刷表面加速的输送过程，此过程是控制在喷嘴或类似装置与待印刷表面之间的距离来完成的。然而，喷射印刷也有其巨大的缺点：就喷墨印刷来说，转印到待印刷的表面上的液滴体积远远高于1皮升；表面区域上粒度高于1皮升的墨滴代表较低的容积极限在喷墨印刷技术上是可行的。而对于电喷雾印刷来说，调节墨滴的窄粒度分布或者在待印刷表面精确定位墨滴位置是难以实现的。同时，喷射印刷法还有一个固有缺点，当墨滴撞击待印刷的表面时，墨滴的动能会突然消失。这种耗散过程与墨滴的变形与雾化有关，难以控制。

现有的常规纳米光刻技术主要是光栅探针纳米光刻^4-8和基于图形或化学结构图案的接触式光刻方法^9-12。光栅探针纳米光刻的特征在于可以将墨水供应到悬臂尖端或者微量移液管的顶端^13,14，使得液体可以通过毛细液桥传递到其他区域。^15-17光栅探针纳米光刻技术是一种串联方法，仅允许使用单个悬臂尖端连续沉积墨滴或墨水结构。在每一个写入或印刷过程中抑或在墨滴结构成型过程中，通过光栅探针纳米光刻技术刻画的表面比光栅探针技术刻画的规模大，且需要控制光栅探针和待印刷表面的横向运动。由于光栅探头纳米光刻是一种具有低通量的串联方法，因此只能处理较小的表面，在100微米×100微米的区域上沉积墨滴至少需要几分钟。

基于压印的接触光刻法可用于进行大面积印刷并且可以实现持续滚压。¹⁸对于固体材料，可使用无孔压印。此基于压印的接触光刻方法存在的缺点在于，该方法需将被沉积的墨水转移到待印刷的表面。这一过程是通过以下步骤实现：先将墨水吸附在压印模具表面，然后将压印模具压至待印刷表面，使吸附在压印模具上的墨水转印到待印刷表面。因此，要想实现进一步的印刷循环并且得到相同印刷效果，首先墨水必须能被再次吸附于压印模具的表面。通过在压印模具表面吸附墨水从而将墨水转移到压印模具表面是基于印模接触光刻方法中的一项技术复杂的附加工艺步骤，该步骤每个循环可能需要长达数分钟的时间。⁷在某些情况下通过压印模具吸收墨水需要复杂的机械装置，该装置需要将压印模具移动至墨水储存器，进而通过系统提供墨水并且通过调整压印模具和墨水储存器之间的边界面，控制压印模具对墨水的吸附力。根据现有的技术，此基于压印模具的接触光刻法的另一个缺点在于仅允许由一个或几个材料单分子层形成的薄膜进行转印。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够产生墨滴阵列的装置和印刷方法，克服现有技术的缺陷，特别是克服产生液滴体积减少以及其在待印刷表面上的精确定位的问题。此外，本发明的目的在于提供一种装置和印刷方法，可在待印刷表面同时产生大量离散的墨滴，在待印刷表面上大范围产生离散墨滴阵列以及控制墨滴的物理变形。此外，本发明的目的在于提供一种相应的装置，可以省去将墨水沉积在压印模具表面用以产生液滴的步骤。

根据本发明，一种用于实现上述目的的毛细纳米印刷装置，至少包含一个由基底和一个或多个接触单元组合而成的整体，至少部分接触单元具有多孔结构，优选地，至少部分基底具有多孔结构，特别优选地，整个整体组合结构具有多孔结构。所述多孔结构具有功能为向背离基底的接触单元末端提供墨水。