一种制备大轴径比皱纹模板的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于模板制备技术，更具体地说是基于PDMS(聚二甲基硅氧烷)薄膜的转移方法的制备技术。
【背景技术】
[0002]软印刷技术是一种非光刻技术，是基于软印章或模板的微结构加工技术，该技术采用聚合物印章或模具制备微结构而得名，其软是相对于半导体或金属材料而言。与光刻相比，软印刷技术适用于光敏型的化合物以及可以控制具有特殊化学官能团的表面，没有光的作用，不会使弹性印章光变形，并且能够实现大面积的图案化。
[0003]软印刷技术的工艺主要包括两步:第一步模板的制备，通常采用光刻制备原始模板，然后经过复制得到所需的模板或者印章；第二步是接触并转移，将印章上的图形结构通过墨水或高分子等物质转移到在基底材料上，然后经过刻蚀工艺等在基底材料基体上得到所需的图案。
[0004]在软印刷技术中，聚合物印章的制备是核心，其图形结构来自母板。对于制备母板而言，只要能够制备出图形结构的制备技术都可以用来制备母板，一般通过光刻制得，母板制备完成后，就可以通过复制来制作聚合物印章。聚合物印章的材料较多选用PDMS，在一些情况下也会用某些其他高分子，如聚氨基甲酸乙酷，聚酞亚胺。一旦母板制备完成，聚合物印章就能够多次从母板复制而来，而每个弹性体印章或模具又可以在制备图形结构时应用很多次，并且适用于不同材料不同化学性质的表面，还可以在非平面上加工微图案。
[0005]根据第二步中的图形转移方式的不同，可以分为:微接触印刷(ycp)、复制模铸(REM)、微转移模铸(μ TM)、微毛细模铸(MMIC)等。虽然软印刷技术中使用的聚合物印章或模具使其具有独特的性能，但聚合物印章或模具同样存在诸多问题，聚合物印章因其低弹性模量和柔性，导致其表面图形结构在重力或表面张力发生变形、粘结或塌陷等，最终影响图形分辨率和精度，而印刷中的墨水分子在表面上的扩散以及与表面之间的相互作用，就会影响图形质量和分辨率。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种制备大轴径比皱纹模板的方法，解决现有技术中的问题。
[0007]本发明通过以下的技术方案予以实现:
[0008]一种制备大轴径比皱纹模板的方法，包括以下步骤:
[0009](I)通过拉伸、氧等离子体处理，一步法制备PDMS皱纹模板；
[0010](2)将PDMS皱纹模板在0.01?0.lmol/L的NaOH溶液中浸泡，使PDMS皱纹表面具有充分的亲水集团；
[0011](3)将皱纹模板取出干燥，与亲水性PDMS基底接触，在70?80°C下，加热30?60min，最后揭去皱纹模板，则可以得到大轴径比的皱纹模板。
[0012]所述步骤(I)拉伸、氧等离子体处理是指将PDMS弹性体薄膜拉伸10%，经过氧等离子体处理15min，最后缓慢回缩至未拉伸的状态。
[0013]所述步骤(2) NaOH溶液中浸泡时间为60min。
[0014]所述步骤(3)亲水性PDMS基底是指将PDMS基底用紫外臭氧处理5min，在PDMS表面形成一定的亲水性。
[0015]本发明的有益效果是:本发明制备方法简单易行，得到的大轴径比模板，在沉积颗粒物质的时候，能更容易的实现物质的附着，更好的应用在生物、医疗等方面。
【附图说明】
[0016]图1转移后-PDMS基底上的形貌；
[0017]图2PDMS皱纹模板在转移前的形貌；
[0018]图3PDMS皱纹模板在转移后的形貌；
[0019]其中:(a)光学显微镜图；(b)原子力显微镜图；(C)原子力高度图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0021]第一步:PDMS皱纹模板的制备
[0022]将I3DMS预聚体与交联剂按质量比为10:1混合，用玻璃棒充分搅拌，倒入特定器皿中。混合好的预聚合物中有小气泡，需通过循环水式多用真空泵来脱气一段时间。脱气完成后，将其放入恒温鼓风干燥箱进行固化处理。将制备好的PDMS弹性薄膜，切成5cm*lcm的长方形长条，然后采用拉伸台，将PDMS弹性体薄膜拉伸10% (5cm?5.5cm)，经过氧等离子体处理15min，最后缓慢回缩至未拉伸的状态，切成lcm*lcm的正方形备用。
[0023]第二步:PDMS皱纹模板在PDMS基底上的转移
[0024]将PDMS基底用紫外臭氧处理5min，这样能在PDMS表面形成一定的亲水性，然后将PDMS皱纹模板放在一定浓度的NaOH溶液中浸泡一段时间后，干燥。
[0025]第三步:PDMS皱纹模板在PDMS基底上的转移
[0026]然后与亲水性的PDMS基底接触，在70°C _80°C下加热30?60min，然后揭开皱纹模板。当揭开模板后，在PDMS基底上留下了一定的微图案，PDMS皱纹模板的形貌也得到了增加。
[0027]如图1，是PDMS皱纹模板在PDMS基底上转移后基底上的形貌，其中，PDMS基底用紫外臭氧(UVO)处理5min，根据原子力测试的高度图，PDMS基底上的形貌是凹槽状，在凹陷的部分是倒三角形，高度差大约为I μπι左右。
[0028]如图2和图3，分别是模板转移前后的光学显微镜图片以及原子力显微镜图片，模板在转移后，由之前表面光滑的正弦形貌变为粗糙的山脊形，皱纹模板在转移前的振幅高度为1.2 μπι左右，在转移后振幅高度增加到2.2 μm，也就是说，在转移之后，模板的高度增加了 I μ m，这个高度恰好是PDMS基底上的高度差，所以通过模板在转移前后的变化，从而我们可以确定在PDMS基底上，是基底向模板发生了转移。这个转移方向与皱纹模板在Si基底上的转移方向是不同的。
[0029]在PDMS基底上，转移方向不同于硬基底的原因是:PDMS皱纹模板是通过氧等离子体处理15min回缩得到的，PDMS基底是通过紫外臭氧(UVO)处理5min得到的，根据文献报道，对于氧等离子体得到的硅氧层要相对于紫外臭氧得到的硅氧层致密，所以在相同深度内，PDMS皱纹模板的内部的化学键要强于PDMS基底内的，当有外力作用时，较弱的那一方发生断裂，所以转移的方向就是较弱的PDMS基底向较强的PDMS的皱纹模板发生转移。
[0030]从模板和皱纹模板相对软硬的角度，通过氧等离子体处理的皱纹模板的致密度大于紫外臭氧处理的基底，即皱纹模板的硬度大于PDMS基底，所以是较软的PDMS基底向较硬的皱纹模板转移。
[0031]下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0032]实施例1
[0033]称取4.0gNaOH,加入10mL去离子水，搅拌均匀，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取0.1mL的lmol/L的NaOH溶液，加去离子水稀释到1mL,制得0.01mol/L的NaOH溶液。然后将PDMS皱纹模板浸泡在NaOH溶液中，然后再将模板取出干燥，与亲水性基底接触，在70°C下加热30min，得到了柔性基底上的微图案形貌，从而也使得皱纹模板的轴径比增加。
[0034]实施例2
[0035]称取4.0gNaOH,加入10mL去离子水，搅拌均匀，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取0.5mL的lmol/L的NaOH溶液，加去离子水稀释到10mL，制得0.05mol/L的NaOH溶液。然后将PDMS皱纹模板浸泡在NaOH溶液中，然后再将模板取出干燥，与亲水性基底接触，在70°C下加热30min，得到了柔性基底上的微图案形貌，从而也使得皱纹模板的轴径比增加。
[0036]实施例3
[0037]称取4.0gNaOH,加入10mL去离子水，搅拌均匀，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取ImL的lmol/L的NaOH溶液，加去离子水稀释到10mL，制得0.lmol/L的NaOH溶液。然后将PDMS皱纹模板浸泡在NaOH溶液中，然后再将模板取出干燥，与亲水性基底接触，在70 °C下加热30min，得到了柔性基底上的微图案形貌，从而也使得皱纹模板的轴径比增加。
[0038]实施例4
[0039]称取4.0gNaOH,加入10mL去离子水，搅拌均匀，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取ImL的lmol/L的NaOH溶液，加去离子水稀释到10mL，制得0.lmol/L的NaOH溶液。然后将PDMS皱纹模板浸泡在NaOH溶液中，然后再将模板取出干燥，与亲水性基底接触，在80 °C下加热60min，得到了柔性基底上的微图案形貌，从而也使得皱纹模板的轴径比增加。
[0040]尽管上面结合附图对本发明专利的优选实施例进行了描述，但是本发明专利并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明专利的启示下，在不脱离本发明专利宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明专利的保护范围之内。
【主权项】
1.一种制备大轴径比皱纹模板的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)通过拉伸、氧等离子体处理，一步法制备PDMS皱纹模板； (2)将PDMS皱纹模板在0.0l?0.lmol/L的NaOH溶液中浸泡，使PDMS皱纹表面具有充分的亲水集团； (3)将皱纹模板取出干燥，与亲水性PDMS基底接触，在70?80°C下，加热30?60min，最后揭去皱纹模板，则可以得到大轴径比的皱纹模板。
2.根据权利要求1所述制备大轴径比皱纹模板的方法，其特征在于，所述步骤(I)拉伸、氧等离子体处理是指将PDMS弹性体薄膜拉伸10%，经过氧等离子体处理15min，最后缓慢回缩至未拉伸的状态。
3.根据权利要求1所述制备大轴径比皱纹模板的方法，其特征在于，所述步骤(2)Na0H溶液中浸泡时间为60min。
4.根据权利要求1所述制备大轴径比皱纹模板的方法，其特征在于，所述步骤(3)亲水性PDMS基底是指将PDMS基底用紫外臭氧处理5min，在PDMS表面形成一定的亲水性。
【专利摘要】本发明公开了一种关于制备大轴径比皱纹模板的方法，首先，通过拉伸，氧等离子体处理的步骤，一步法制得了PDMS皱纹模板，其次通过将PDMS皱纹模板在NaOH溶液中进行浸泡，再与亲水性的PDMS基底进行接触，在70℃-80℃加热30-60min，最后揭去皱纹模板，则可以得到大轴径比的皱纹模板。本发明制备方法简单易行，得到的大轴径比模板，在沉积颗粒物质的时候，能更容易的实现物质的附着，更好的应用在生物、医疗等方面。
【IPC分类】B29D7-01
【公开号】CN104690991
【申请号】CN201410635302
【发明人】鲁从华, 田闯
【申请人】天津大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年11月12日