一种利用电子束诱导方式制备条纹型微纳皱纹结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种皱纹结构加工技术，尤其涉及到利用电子束修饰表面皱纹微结构的技术。
【背景技术】
[0002]皱纹微结构作为一种制备微米、亚微米尺寸团的技术手段不同于传统刻蚀手段，具有简单、快速的优点，且皱纹尺寸具有可控性，制备大面积的皱纹图案成为当前国际上研宄趋势。同时褶皱微结构作为松弛结构已经在调控细胞生长、表面润湿性、微流器件也得到了广泛应用。诱导皱纹微结构出现的方式多种多样，包括机械拉伸、加热诱导、模板诱导以及溶剂溶胀等方式，但此等方式得到的皱纹微结构大多为微米、亚微米尺寸，更小尺寸的皱纹结构的构建得到越来越广泛的关注，同时有关电子束诱导皱纹微结构的研宄还鲜有报道。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术，本发明提供一种利用电子束诱导的方式制备出微米级皱纹与纳米级皱纹共存的微纳皱纹结构的方法，本发明是在PDMS软弹性基底上旋涂聚合物溶液形成高分子膜，该高分子膜与弹性基底构成典型的软硬双层体系(经各种方式诱导后可形成皱纹)，经模板诱导得到微米级皱纹微结构；然后将上述样品进行电子束轰击，通过调节电子束轰击时间以及轰击电压来调控纳米级皱纹的形貌。本发明提供了一种快速简单的方式在已有皱纹结构上诱导出尺寸更加小的皱纹结构，实现了微米级皱纹结构与纳米皱纹结构的共存，从而增强了皱纹结构在各方面的性能。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出的一种利用电子束诱导方式制备条纹型微纳皱纹结构的方法，包括以下步骤:
[0005]步骤一、将PDMS预聚体和交联剂按质量比为10:1混合后，倒入培养皿中，用玻璃棒充分搅拌形成均匀的预聚合物；
[0006]步骤二、将步骤一制备得到的预聚合物依次脱气、干燥、固化后形成PDMS弹性体；
[0007]步骤三、将上述制备的PDMS弹性体剪切成片材，在预拉伸10%的状态下用氧等离子体处理30min，以0.5% /min的回缩速率回缩后得到带有条形皱纹的PDMS皱纹模板；
[0008]步骤四、将质量浓度为3%的聚合物溶液旋涂在步骤二制备得到的PDMS弹性体上，其中，每Icm2的PDMS皱纹模板面积上旋涂30 μ I的聚合物溶液，然后，抽真空l_2h至溶剂完全挥发，从而在所述PDMS弹性体上得到聚合物薄膜；
[0009]步骤五、以经过步骤四处理后的PDMS弹性体作为基底，将步骤三所得PDMS皱纹模板盖在该基底上面对面地相接触，然后，放置于高于聚合物薄膜的玻璃化转变温度的温度下加热诱导l_2h后，自然冷却至室温，将PDMS皱纹模板从基底上揭去，基底表面上得到微米级皱纹结构；
[0010]步骤六、将步骤五处理后的基底进行电子束轰击，电子束轰击的扫描电压为5.0-10.0kV,电子束轰击的时间为25?120s，从而在基底的微米级皱纹表面上诱导出纳米级皱纹，实现了基底表面微米级皱纹结构与纳米皱纹结构的共存。
[0011]进一步讲，所述聚合物溶液是苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物/四氢呋喃溶液、聚甲基丙烯酸甲酯/四氢呋喃溶液和聚乙二醇/乙醇溶液中的一种。
[0012]其中，聚合物薄膜是苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜和聚乙二醇薄膜中的一种，其中，聚合物薄膜是苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物薄膜和聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的诱导温度为130°C，聚乙二醇薄膜的诱导温度为70°C。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0014]本发明的方法在微米级皱纹的基础上能快速简单地诱导出纳米级皱纹，实现了微米级皱纹结构与纳米皱纹结构的共存，从而增强了皱纹结构在各方面的性能。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例1中经过模板诱导处的皱纹形貌的光学显微镜图片；
[0016]图2为本发明实施例1得到的样品的最终皱纹形貌的扫描电子显微镜(SEM)图片;
[0017]图3为本发明实施例2得到的样品的最终皱纹形貌的扫描电子显微镜(SEM)图片;
[0018]图4为本发明实施例3得到的样品的最终皱纹形貌的扫描电子显微镜(SEM)图片;
[0019]图5为本发明实施例4得到的样品的最终皱纹形貌的扫描电子显微镜(SEM)图片;
[0020]图6为本发明实施例7得到的样品的最终皱纹形貌的扫描电子显微镜(SEM)图片。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
[0022]实施例1、利用电子束诱导方式制备条纹型微纳皱纹结构，包括以下步骤:
[0023]步骤一、将PDMS预聚体和交联剂按质量比为10:1混合后，倒入培养皿中，用玻璃棒充分搅拌形成均匀的预聚合物；
[0024]步骤二、将混合好的预聚合物在循环水式多用真空泵中脱气Ih后，在70°C下加热4h进行固化形成PDMS弹性体；
[0025]步骤三、将上述制备的PDMS弹性体剪切成6cmX 2cm的长方形，在预拉伸10 %的状态下用氧等离子体处理30min，以0.5% /min的回缩速率回缩后得到带有条形皱纹的PDMS皱纹模板；
[0026]步骤四、将步骤二制备的PDMS弹性体剪切成IcmX Icm的正方形，取30 μ I的质量浓度为3%的聚甲基丙烯酸甲酯/四氢呋喃溶液旋涂在上述PDMS弹性体的片材一面上，然后，抽真空Ih至溶剂完全挥发，从而在所述PDMS弹性体上得到聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；
[0027]步骤五、以经过步骤四处理后的PDMS弹性体作为基底，将步骤三所得PDMS皱纹模板盖在该基底上、面对面地相接触，然后，放置于130°C下加热诱导Ih后，自然冷却至室温，将PDMS皱纹模板从基底上揭去，基底表面上得到的微米级皱纹结构的光镜图如图1所示；
[0028]步骤六、将步骤五处理后的基底进行电子束轰击，电子束轰击的扫描电压为
10.0kV，在基底的同一部位轰击25s，从而在基底的微米级皱纹表面上诱导出纳米级皱纹，其扫描电子显微镜图(SEM)如图2所示，最终实现了基底表面微米级皱纹结构与纳米皱纹结构的共存。
[0029]实施例2:利用电子束诱导方式制备条纹型微纳皱纹结构，包括以下步骤:
[0030]步骤一至步骤五同实施例1 ;
[0031]步骤六中，与实施例