在弹性体PDMS表面构筑形貌可控的条纹状微结构的方法与流程

本发明涉及一种聚合物微结构的加工方法，尤其是一种不改变弹性体表面化学结构、操作简单、成本低廉的在弹性体PDMS（聚甲基硅氧烷）表面构筑形貌可控的条纹状微结构的方法。

背景技术：

目前，表面微结构已在光学、微电子、传感器、生物医学等领域得到广泛的应用。现有非刻蚀实现表面微结构的常用简易方法有两种：一种是基于软硬复合双层结构体系（下层为较厚的软弹性基底，上层为较薄的硬薄膜），在体系拉伸释放恢复到初始状态时，由于软硬层弹性模量的差异，导致在界面处产生应力，表面将以条纹来释放应力，从而形成条纹状微结构。如将弹性体PDMS 经氧等离子体或臭氧紫外处理后，在弹性体PDMS表面产生SiOx硬层，形成软硬复合双层结构体系，经拉伸释放进而在SiOx硬层表面产生微结构。此方法操作复杂、成本高，而且PDMS表面的化学结构也发生了变化。还有一种方法是采用模板等进行微图案转移，以在材料表面形成微结构。此方法尽管没有改变材料表面化学结构，但仍存在着操作过程繁琐、脱模困难、微图案转移不完整等问题。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述问题，提供一种不改变弹性体表面化学结构、操作简单、成本低廉的在弹性体PDMS（聚甲基硅氧烷）表面构筑条纹状微结构的方法。

本发明的技术解决方案是：一种在弹性体PDMS表面构筑条纹状微结构的方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

a. 取PDMS预聚体与交联剂混合搅拌15~30分钟得到PDMS预聚体溶液A，将PDMS预聚体溶液A倒入模具中，真空脱气1~2小时后于50~70℃下固化5-10小时，得到2~5 mm厚的PDMS 薄膜；再取PDMS预聚体与交联剂混合搅拌15~30分钟得到PDMS预聚体溶液B，将PDMS预聚体溶液B旋涂在PDMS薄膜上形成0.1~1微米厚的PDMS超薄膜，得到PDMS复合双层结构；所述PDMS预聚体溶液A与PDMS预聚体溶液B中预聚体与交联剂的质量比分别为9~15：1、15~25：1或15~25：1、9~15：1；

b. 对得到的PDMS复合双层结构进行单轴拉伸，拉伸比例为35~60%，于50~70℃下固化2.5~3.5小时，再以5mm/min的速度释放应力，直至应力为零。

本发明是利用PDMS预聚体与交联剂配比不同，产生软硬复合双层结构体系，进而在弹性体PDMS表面构筑出条纹状微结构，无需氧等离子体或臭氧紫外处理，也无需模板进行微图案转移，操作简单、成本低且不改变PDMS表面化学结构，适合批量生产。尤其是本发明可以通过PDMS预聚体与交联剂配比、软硬复合双层的厚度以及拉伸程度等来调节微结构的周期，即实现在PDMS表面构筑形貌可控的条纹状微结构。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的微结构光学显微镜图片。

图2为本发明实施例2所制备的微结构光学显微镜图片。

具体实施方式

实施例1：

a. 将PDMS预聚体与交联剂按质量比为9:1混合搅拌20分钟得到PDMS预聚体溶液A，将PDMS预聚体溶液A倒入模具中，真空脱气2小时后于50℃下固化10小时，得到2 mm厚的PDMS 薄膜；取PDMS预聚体与交联剂按质量比为15:1混合搅拌20分钟得到PDMS预聚体溶液B，将PDMS预聚体溶液B旋涂在PDMS薄膜上形成约0.1微米厚的PDMS超薄膜，得到PDMS复合双层结构；

b. 对得到的PDMS复合双层结构进行单轴拉伸，拉伸比例为35%（（拉伸后长度-拉伸前长度）/拉伸前长度），于50℃下固化3.5小时，再以5mm/min的速度释放应力，直至应力为零（恢复至初始状态）。

得到的PDMS表面微结构的光学显微镜图片如图1所示。

实施例2：

a. 将PDMS预聚体与交联剂按质量比为25:1混合搅拌20分钟得到PDMS预聚体溶液A，将PDMS预聚体溶液A倒入模具中，真空脱气2小时后于70℃下固化5小时，得到5 mm厚的PDMS 薄膜；取PDMS预聚体与交联剂按质量比为15:1混合搅拌20分钟得到PDMS预聚体溶液B，将PDMS预聚体溶液B旋涂在PDMS薄膜上形成约1微米厚的PDMS超薄膜，得到PDMS复合双层结构；

b. 对得到的PDMS复合双层结构进行单轴拉伸，拉伸比例为60%（（拉伸后长度-拉伸前长度）/拉伸前长度），于70℃下固化2.5小时，再以5 mm/min的速度释放应力，直至应力为零（恢复至初始状态）。

得到的PDMS表面微结构的光学显微镜图片如图2所示。