[发明专利]一种大尺寸无拼接微纳软模具制造方法

摘要

本发明公开了一种大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，包括以下步骤：步骤一：基板预处理；步骤二：热熔融电流体动力喷射打印制造牺牲结构；根据所要制造的微纳模具图形结构，制造出与模具反形的牺牲结构；步骤三：图形复制和转移；采用旋涂或浇筑工艺，将液态软模材料均匀涂铺到牺牲结构上，并对液态软模材料进行预固化；步骤四：脱模；将软模具与打印的牺牲结构的结合体和基板完全分离，得到复合软模具；步骤五：复合软模具后处理；本发明结合热熔融电流体动力喷射打印和浇筑复制转移工艺的技术优势，实现大尺寸无拼接微纳尺度软模具的制造，尤其是具有能够实现米级尺度无拼接微纳复合软模具快速和低成本制造的独特优势。

主权项

1.一种大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：基板预处理；

步骤二：热熔融电流体动力喷射打印制造牺牲结构；

根据所要制造的微纳模具图形结构，以PCL和PVA为打印材料，采用热熔融电流体动力喷射打印在基板上制造出与模具反形的牺牲结构；

步骤三：图形复制和转移；

采用旋涂或浇筑工艺，将液态软模材料均匀涂铺到牺牲结构上，并对液态软模材料进行预固化；

步骤四：脱模；

将软模具与打印的牺牲结构的结合体和基板完全分离，得到复合软模具；

步骤五：复合软模具后处理。

2.如权利要求1所述的大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，所述基板采用硅基板或玻璃基板，对基板清洗和干燥后，并对基板表面进行抗粘附处理，使基板表面形成抗粘附层。

3.如权利要求2所述的大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，所述抗粘附处理包括首先按照规定的时间依次对基板进行去离子水超声处理、异丙醇超声处理、异辛烷超声处理；接着以异辛烷为溶剂，配置一定浓度的十七氟癸基三氯硅烷溶液，将溶液静置一段时间；然后，将玻璃基板放入其中浸泡一段时间；然后分别用异辛烷、丙酮、异丙醇于超声条件下各清洗一段时间；最后进行氮气吹干。

4.如权利要求1所述的大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，所述步骤二中用热熔融电流体动力喷射打印工艺，以PCL或PVA为打印材料，在基板上打印出牺牲结构。

5.如权利要求4所述的大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，当步骤二中的打印材料为PVA时，进行脱模工艺后，需要增加去除牺牲结构工艺。

6.如权利要求5所述的大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，所述去除牺牲结构工艺包括：将软模材料和PVA材料的复合结构置于去离子水中，水浴加热，保持温度在一定温度，同时进行超声处理，将残留在软模材料上的牺牲结构PVA材料完全溶解在去离子水中，得到复合软模具。

7.如权利要求1所述的大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，所述软模材料采用聚二甲基硅氧烷PDMS、乙烯‑四氟乙烯共聚物、聚氨酯丙烯酸酯中的任意一种。

8.如权利要求1所述的大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，所述步骤三图形复制和转移后还包括附加支撑层工艺。

9.如权利要求8所述的大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，所述附加支撑层工艺包括以PET作为支撑层；首先在PET上涂覆一层透明的偶联剂材料或者进行表面粘附性处理；然后，将PET贴合到PDMS之上；最后，将基板、牺牲结构、PDMS复制结构、PET背衬整体放置到真空加热箱中，加热完全固化PDMS，并确保PET背衬和PDMS牢固结合，在真空环境下加热固化。

10.如权利要求1所述的大尺寸无拼接微纳软模具制造方法，其特征在于，所述步骤四脱模工艺采用揭开式脱模方法。