[发明专利]基于空气模法的光滑倾斜底面微结构阵列表面制备方法

说明书

本发明公开了基于空气模法的光滑倾斜底面微结构阵列表面制备方法，涉及功能表面制备技术领域。先制备出具有微孔阵列的表面；再制备出一辅助微结构聚合物模板，并对辅助微结构聚合物模板进行等离子体处理；经等离子体处理后的辅助微结构聚合物模板上均匀地铺展一层待成形的液态聚合物薄膜；在微孔阵列表面的空白处放置间隙小球；将铺展有液态聚合物薄膜的辅助微结构聚合物模板放置于微孔阵列表面上的间隙小球上，保持该状态送入真空干燥箱；进而加热固化聚合物材料，分离表面从而实现光滑倾斜底面微结构阵列表面的制备。本发明通过空气模法成形，使辅助微结构聚合物模板上的不够光滑的结构被成形聚合物填充完整，可有效提升微结构表面质量。

技术领域

本发明涉及功能表面制备技术领域，特指一种制备光滑倾斜底面微结构阵列表面的空气模成形方法，其适用于聚合物光滑倾斜底面微结构阵列表面的制备，尤其适用于简易条件下的光滑倾斜底面微结构阵列表面的制备。

背景技术

光滑倾斜底面微结构阵列表面是指表面微结构的底部呈现光滑倾斜底面的微结构表面，这样的表面可用作织构摩擦副，也可用于引导液滴定向运动，具有潜在的应用价值，近年来得到了广泛的关注。

光滑倾斜底面微结构阵列表面通常需要保证微结构底部的表面质量，由于微结构为微米尺度，通过机械加工的方法和化学刻蚀方法难以实现。为实现倾斜底面微结构的制备，一般采用金刚石磨具磨削方法，但该方法难以实现微结构开口形状的控制，而且磨削的表面质量难以保证。气体模方法(ZL200910024713.0)是通过调节气体压强来控制微结构形状的聚合物材料成形方法，可用于制备微纳透镜，该方法中的微结构形状的形成具有较好的柔性。经过分析发现，气体模方法中气泡长大遇到固体壁面时表现出一定的贴体性，形成的形状既具有气泡的特征，可实现对微结构开头形状的控制，又具有限制气泡长大的壁的特征，而且聚合物成形还可起到光滑限制壁的作用。在这一思路下，若限制壁设置为倾斜表面，此时可实现光滑倾斜底面微结构的制备。

总之，气体模方法与具有倾斜结构的模板结合，有望实现光滑倾斜底面微结构阵列表面。为实现光滑倾斜底面微结构阵列表面的制备，本发明提出一种基于空气模法的光滑倾斜底面微结构阵列表面制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光滑倾斜底面微结构阵列表面的基于辅助微结构聚合物模板预铺展的空气模法，实现简易条件下的聚合物材料的光滑倾斜底面微结构阵列表面的可控制备。

本发明按下述技术方案实现：

一种用于制备光滑倾斜底面微结构阵列表面的基于辅助微结构模板预铺展的空气模法，按照下述步骤进行：

(1)制备出具有微孔阵列的表面；再制备出一辅助微结构聚合物模板，并对辅助微结构聚合物模板进行等离子体处理；

(2)经等离子体处理后的辅助微结构聚合物模板上均匀地铺展一层待成形的液态聚合物薄膜；在微孔阵列表面的空白处放置间隙小球；

(3)将铺展有液态聚合物薄膜的辅助微结构聚合物模板放置于微孔阵列表面上的间隙小球上，保持该状态送入真空干燥箱；

(4)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，分离表面从而实现光滑倾斜底面微结构阵列表面的制备。

上述方法步骤(1)中，需要首先制备出具有微孔阵列的表面，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，对待加工的微孔区域实现面扫描，扫描次数在5次～20次之间，制备的微孔深度大于微孔宽度，制备的微孔为封闭型孔，开口形状可以是异形形状甚至是长方形形状。