一种双面正弦调制聚合物薄膜的制备工艺的制作方法

本发明属于薄膜材料制备，更具体地说，本发明涉及一种双面正弦调制聚合物薄膜的制备工艺。

背景技术：

1、在惯性约束聚变(inertial confinement fusion,icf)内爆研究中，点火靶丸常采用多壳层的设计，即靶丸从外到内依次排列不同密度的烧蚀层、低密度气凝胶层、玻璃层和中心的氘氚燃料。在进行激光辐照打靶实验时，因为辐射激光强度分布的不均匀以及靶丸层与层间的界面粗糙度等原因，会造成具有不同密度的相邻层材料界面产生流体力学不稳定现象，具体表现为rayleigh-taylor和richtmyer-meshkov不稳定性增长。打靶时，若这类不稳定性增长得不到有效控制，将导致靶丸内爆效率的大大降低，最终造成点火失败。因此，要提高聚变靶丸的点火成功率和能量增益，需要通过精密化分解实验来开展相关的模拟和研究工作，即是在靶表面上引入正弦调制图纹，人为地制造面密度扰动以模拟靶丸表面的不均匀性，通过测量激光对靶烧蚀过程中靶密度扰动的时空分布非线性增长，来研究并估算其流体力学不稳定性的大小。

2、随着物理诊断技术的发展和精密化分解实验研究的深入，相关调制靶的靶型结构亦趋于多元化，已由原来简单的单介质平面调制靶拓展到双介质复合调制靶、乃至多介质柱状激波管以及双面调制靶等。目前，国外基于各类型调制靶而开展的流体力学不稳定性实验研究已有较多报道，但其中关于靶的具体制备方法却鲜有公开。国内，在单介质平面调制靶方面开展的研究工作较多，其制备技术业已较为成熟；对双介质复合调制靶制备上的研究进展则较少，且仅有的相关工作也主要集中在硅气凝胶与碳气凝胶，ch薄膜与碳气凝胶，ch薄膜与金属的复合制备上，吴等针对国外已开展过相关实验研究的靶型-“ch薄膜-低密度ch泡沫双介质调制靶”却少有研究跟进的问题，对其复合制备工艺进行了探索和确立。而对于双面正弦调制薄膜靶的研制，尚未见到有关的报道。除去对靶材料元素组成具有一定要求之外，双面正弦调制靶的关键指标是双面调制图纹的周期和振幅以及双面调制图纹的位相一致或正好反相。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

2、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种双面正弦调制聚合物薄膜的制备工艺，包括以下步骤：

3、步骤一、制备紫铜模板；

4、步骤二、利用步骤一制备的紫铜模板制备硅橡胶软模板；

5、步骤三、利用步骤二制备的硅橡胶软模板制备硬质透明耐高温的环氧树脂硬模板；

6、步骤四、制备预成型聚合物薄膜；

7、步骤五、将步骤三制备的环氧树脂硬模板分为上模板和下模板，将预成型聚合物薄膜放置在上模板和下模板之间，使用显微镜辅助上模板、下模板和预成型聚合物薄膜对准、固定；

8、步骤六、在预成型聚合物薄膜上真空热压复制图纹，即将上模板和下模板上的图纹分别复制到预成型聚合物薄膜的两个表面，得到双面正弦调制聚合物薄膜。

9、优选的是，其中，所述步骤一制备紫铜模板的具体方法包括：利用金刚石车床，将三种振幅不同的调制图纹同时制作在一个紫铜圆盘上，利用激光加工，在紫铜圆盘的直径方向和同心圆环方向制作用于图纹对准的标记线。

10、优选的是，其中，所述步骤一中，紫铜模板的图纹周期为0～50μm，振幅分别为0.5μm、1μm、2μm。

11、优选的是，其中，所述步骤二的具体方法包括：用磁力搅拌器将双组分有机硅树脂和固化剂充分混合均匀，得到混合物，其中双组分有机硅树脂和固化剂的重量比为10:1～10:1.5，将混合物在真空烘箱中静置真空脱气30min；将脱气之后的混合物倒入放置在水平台上的有厚度控制附件的紫铜模板上，使混合物液面略微突出限位环表面，盖上底面平整的铜盘，在60℃真空烘箱中固化6～9hr，再升温至120℃，固化2hr，冷却后取下固化的硅橡胶软模板即可；

12、所述固化剂为偶氮二异丁氰。

13、优选的是，其中，所述步骤三的具体方法包括：将双组分环氧树脂的a、b组分按重量比100:83称量适量，利用磁转子或玻璃棒将双组分环氧树脂的a组分和b组分充分搅拌、混合均匀之后，放于真空箱中抽真空、静置，脱除气泡后，得到混合产物，用滴管吸取混合产物并缓慢滴入放置于水平台上的硅橡胶软模板的空腔中，尽量避免引入气泡，直至液面略微突出硅橡胶软模板表面，盖上大小适当的聚四氟乙烯圆片，使得固化后所得环氧树脂模板背面平整，在120℃下固化4～16hr，然后在180℃继续处理2hr，冷却至室温即得到环氧树脂硬模板。

14、优选的是，其中，所述步骤四的具体方法包括：使用热压成型机制作直径50mm的预成型聚合物薄膜，预成型聚合物薄膜厚度用0.01mm钛片调节，用钛片充当塞尺，用钛片的厚度控制预成型聚合物薄膜的厚度，对预成型聚合物薄膜进行表面抛光处理，控制加热温度150℃、预压压力0.5吨、预压时间3min、模压压力5吨、热压时间5min，保持压力不变，利用压缩空气冷却至80℃，得到预成型聚合物薄膜，开模取样；

15、所述预成型聚合物薄膜为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯薄膜中的一种。

16、优选的是，其中，所述步骤五的具体方法包括：将上模板放置在离显微镜载物台表面0.1mm高的位置，下模板和预成型聚合物薄膜一起放置在下载玻片上，在显微镜观察下，使上模板、下模板上的标记线重叠之后，将上模板、下模板、预制成型聚合物薄膜、上载玻片、下载玻片压和在一起，并用长尾夹固定，确保组件之间无相对位移。

17、优选的是，其中，所述步骤六的具体方法包括：经过对准放置的下载玻片、下模板、预制薄膜、上模板、上载玻片，在冷却状态放入真空烘箱，抽真空至极限真空，升温至180℃，保持真空状态，维持2hr，停止加热，自然冷却至室温取样，即得到双面正弦调制聚合物薄膜。

18、优选的是，其中，所述双组分有机硅树脂为sylgard 184双组分有机硅树脂；

19、所述双组分环氧树脂为conapoxy fr-1080双组分环氧树脂。

20、优选的是，其中，所述步骤六得到双面正弦调制聚合物薄膜后，使用光学测量显微镜、白光干涉仪、轮廓干涉仪对双面正弦调制聚合物薄膜的样品形貌及图纹质量进行表征。

21、本发明至少包括以下有益效果：

22、本发明利用软质有机硅橡胶所具有的独特性质：透明性良好，低表面能、与其他材料粘结作用微弱，容易分离。韧性良好，可以承受一定的变形而不破坏，低粘度便于剥离，在精密微制造领域中图纹复制精度可达10nm，因而在软质的金属模具(紫铜模板)上，利用硅橡胶软模板复制紫铜模板上的图纹，然后利用所得的硅橡胶软模板作为模板，再在其表面上浇注透明耐高温的环氧树脂，固化后剥去硅橡胶软模板而获得带有精密调制图纹的透明的环氧树脂硬模板。为便于上、下模板的对准操作，我们在金属模具的图纹区域，利用激光加工制作了宽度为10μm的标记线，在硅橡胶软模板和环氧树脂硬模板的图纹复制过程中，标记线也被复制到了环氧树脂硬模板上，便于后续上、下模板的对准操作。

23、本发明确定了双面调制薄膜制备的技术路线：铜模板、硅橡胶软模板、透明的环氧树脂硬模板、预成型薄膜、显微图纹对准、真空热压印复制图纹。

24、决定了各工艺环节所涉及的材料及制备条件，成功获得硅橡胶软模板、环氧树脂硬模板，预成型聚合物薄膜。将两个环氧树脂的图纹真空热压印在预成型聚合物薄膜两个表面，成功地复制了调制图纹，对调制图纹周期大于30μm的样品，图纹复制精度较高、图纹相位基本一致。

25、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。