[发明专利]一种基于空气模法的近圆柱面微凹槽阵列表面制备方法

说明书

本发明一种基于空气模法的近圆柱面微凹槽阵列表面制备方法，涉及功能表面制备技术领域，按照下述步骤进行：(1)制备出具有微凹槽阵列的表面；再在一辅助平板上均匀地铺展一层待成形的液态聚合物薄膜；在微凹槽阵列表面的空白处放置间隙块；(2)将铺展有液态聚合物薄膜的辅助平板放置于微凹槽阵列表面上的间隙块上，保持该状态送入真空干燥箱；(3)根据设计的压强值设置真空干燥箱压强，进而加热固化聚合物材料，分离表面从而实现近圆柱面微凹槽阵列表面的制备。本发明通过辅助平板实现液态聚合物的预铺展，解决了液态聚合物在微凹槽阵列表面铺展时对微凹槽的填充排气导致空气模法难以适用的问题。

技术领域

本发明涉及功能表面制备技术领域，特指一种制备近圆柱面微凹槽阵列表面的基于空气模成形方法，其适用于聚合物近圆柱面微凹槽阵列表面的制备，尤其适用于简易条件下的近圆柱面微凹槽阵列表面的制备。

背景技术

近圆柱面微凹槽阵列表面是指表面具有近圆柱面微凹槽阵列结构的表面，这样的表面可用作织构摩擦副，也可用作制备近圆柱面微凸棱阵列结构表面的模板，用以制备光学领域的微柱透镜，近年来得到了广泛的关注。

近圆柱面微凹槽阵列表面通常需要保证微凹槽的表面质量，由于微凹槽阵列为微米尺度，通过机械加工方法和化学腐蚀方法难以保证表面质量。为实现近圆柱面微凹槽或微凸棱的制备，一般采用移滴法，将成形液滴一滴一滴地排列到光滑表面上，再通过热固化的方法使排列的液滴固化而形成近圆柱面结构，在这种方法中，对液滴体积及形状的控制比较困难。专利(ZL200910024713.0)提出了制备近球冠形结构的气体模方法，并实现了纳米尺度近球冠形凹坑阵列的制备，但只能在微孔阵列模板上实现。与微孔阵列模板不同，在微凹槽阵列模板上通过空气模法制备近圆柱面微凹槽阵列的难点在于控制液体在模板凹槽内部的铺展。空气模法实现过程中，成形液态聚合物是滴加到模板表面再在表面铺展开的，对于微孔阵列模板，由于液封效应，这种铺展过程难以将微孔内部气体排除，这为气体模法的实现提供保证；但对于微凹槽阵列而言，成形聚合物铺展过程中将填充到凹槽内部从而排出凹槽内部气体，导致空气模法失效，如附图1所示成形聚合物液滴3容易填充到微凹槽2内部。为此，只有通过一定的方法控制成形液态聚合物在凹槽内部的铺展，才能利用空气模法实现近圆柱面微凹槽的制备。

总之，在前期工作中提出了一种微纳米透镜阵列的制备方法，但该方法只能以孔阵列作为模板，以槽阵列作为模板时，成形液态聚合物在凹槽内部的铺展使得空气模法失效，从而难以实现近圆柱面微凹槽阵列表面的制备。为实现近圆柱面微凹槽阵列表面的制备，本发明提出一种基于辅助平板预铺展的空气模法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制备近圆柱面微凹槽阵列表面的基于辅助平板预铺展的空气模法，实现简易条件下的聚合物材料的近圆柱面微凹槽阵列表面的可控制备。

本发明按下述技术方案实现：

一种用于制备近圆柱面微凹槽阵列表面的基于辅助平板预铺展的空气模法，按照下述步骤进行：

(1)制备出具有微凹槽阵列的表面；再在一辅助平板上均匀地铺展一层待成形的液态聚合物薄膜；在微凹槽阵列表面的空白处放置间隙块；

(2)将铺展有液态聚合物薄膜的辅助平板放置于微凹槽阵列表面上的间隙块上，保持该状态送入真空干燥箱；

(3)根据设计的压强值设置真空干燥箱压强，进而加热固化聚合物材料，分离表面从而实现近圆柱面微凹槽阵列表面的制备。

上述方法步骤(1)中，需要首先制备出具有微凹槽阵列的表面，可通过传统的微加工方法如激光直写加工方法制备，采用的激光光斑直径在5微米～100微米之间，扫描时激光光斑的搭接率在30％～90％之间，对待加工的凹槽区域实现面扫描，扫描次数在5次～20次之间，制备的微凹槽深度大于微凹槽宽度。