[发明专利]结构化纳米多孔材料、结构化纳米多孔材料的制造以及结构化纳米多孔材料的应用

说明书

本发明公开了一种用于制造结构化聚合物材料的方法。在该方法中，提供了一种包含基本上均质的前体聚合物材料的主体。在该主体内设置电磁辐射的干涉图案以形成部分交联的聚合物材料，干涉图案包含电磁辐射强度的最大值和最小值，因此干涉图案导致前体聚合物材料的空间差异交联，以形成具有相对较高交联密度的交联区域和具有相对较低交联密度的非交联区域，交联区域和非交联区域分别对应于电磁辐射强度的最大值和最小值。然后，使部分交联的聚合物材料与溶剂接触，以促使至少一些非交联区域的膨胀和开裂，从而形成含有孔的结构化聚合物材料。

技术领域

本发明涉及结构化纳米多孔材料、制造结构化纳米多孔材料的方法以及结构化纳米多孔材料的应用。这种材料在各种技术领域中具有实用性，特别是但不限于用在光学技术中，例如用于防伪措施，以及用在微流体技术中，例如用于诊断应用。

背景技术

相关技术

本公开是WO 2012/035292的公开内容的发展。在WO 2012/035292中，公开了一种用于制造多孔材料的方法。多孔性是基于嵌段共聚物(特别是PS-b-PMMA)的相分离而产生的。在相分离和交联之后，使用一种称为“集体渗透压休克”的工艺来使用溶剂选择性地去除一个相。在WO 2012/035292中，还公开了一种多孔材料的特殊形态，其中有被相对多孔层隔开的相对致密的薄片，该多孔层可以被认为是周期性分层的多孔结构。参考文献7中给出了类似的公开。

参考文献8解释了参考文献7中公开的层状形态形成机理。参考文献8解释了形成参考文献7中公开的薄片状形态的机理。在参考文献8中，公开了通过退火使PS和PMMA组分如WO 2012/035292中所述进行相分离。随后，使用UV光交联所述嵌段共聚物的PS组分。UV光从沉积有嵌段共聚物层的基板表面反射。这种反射在层中建立了周期性的干涉图案，其中致密的薄片对应于干涉图案中UV光的最大值，而多孔层对应于最小值。因此，致密薄片的间距对应于在层中形成的周期性干涉图案。

引文列表

专利文献

[PTL 1]WO2012/035292

发明内容

技术问题

发明内容

在开发参考文献8中公开的技术时，本发明人认为，首先形成有序的、相分离的结构对于特征性周期性分层多孔结构的开发至关重要。具体地，在参考文献8中，如WO 2012/035292中那样，有必要使用嵌段聚合物材料以形成在连续基质中包含孤立岛的三维阵列的异质形态，所述岛由嵌段共聚物的岛组分形成且所述基质由嵌段共聚物的基质组分形成。

然而，本发明人认为对开发相分离的异质形态的需求(这反过来需要使用嵌段共聚物)严重限制了该技术的潜在应用。嵌段共聚物是相对昂贵的，并且只有相对较窄组成范围的合适嵌段共聚物显示出为开发WO 2012/035292以及参考文献7和8中报道的特定微观结构所需的相分离行为和差分交联能力。另外，相分离步骤是WO 2012/035292以及参考文献7和8中公开的方法中的特定步骤(通过沉积的嵌段共聚物层的退火来促进)，并且省略对该步骤的需求将是有利的，使得提高用于形成这些高级多孔材料的制造效率。

为了解决上述问题中的至少一个而设计了本发明。优选地，本发明减少、改善、避免或克服了以上问题中的至少一个。

特别地，本发明人已经认识到，可以形成与WO 2012/035292以及参考文献7和8中报道的微观结构类似的微观结构，但是不需要促进相分离。

因此，在第一优选方面中，本发明提供了一种制造结构化聚合物材料的方法，该方法包括：

提供包含前体聚合物材料的主体；