申请/专利权人：江苏大学

申请日：2020-09-29

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN112299363B

主分类号：B81C1/00

分类号：B81C1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2021.02.23#实质审查的生效;2021.02.02#公开

摘要：本发明公开了基于空气模法的光滑倾斜底面微结构阵列表面制备方法，涉及功能表面制备技术领域。先制备出具有微孔阵列的表面；再制备出一辅助微结构聚合物模板，并对辅助微结构聚合物模板进行等离子体处理；经等离子体处理后的辅助微结构聚合物模板上均匀地铺展一层待成形的液态聚合物薄膜；在微孔阵列表面的空白处放置间隙小球；将铺展有液态聚合物薄膜的辅助微结构聚合物模板放置于微孔阵列表面上的间隙小球上，保持该状态送入真空干燥箱；进而加热固化聚合物材料，分离表面从而实现光滑倾斜底面微结构阵列表面的制备。本发明通过空气模法成形，使辅助微结构聚合物模板上的不够光滑的结构被成形聚合物填充完整，可有效提升微结构表面质量。

主权项：1.一种用于制备光滑倾斜底面微结构阵列表面的基于辅助微结构模板预铺展的空气模法，其特征在于按照下述步骤进行：（1）制备出具有微孔阵列的表面；再制备出一辅助微结构聚合物模板，并对辅助微结构聚合物模板进行等离子体处理；（2）经等离子体处理后的辅助微结构聚合物模板上均匀地铺展一层待成形的液态聚合物薄膜；在微孔阵列表面的空白处放置间隙小球；（3）将铺展有液态聚合物薄膜的辅助微结构聚合物模板放置于微孔阵列表面上的间隙小球上，保持该状态送入真空干燥箱；（4）根据设计的压强值设置真空干燥箱压强，进而加热固化聚合物材料，分离表面从而实现光滑倾斜底面微结构阵列表面的制备；步骤（1）中，需要首先制备出具有微孔阵列的表面，通过激光直写加工方法制备，采用的激光光斑直径在5微米~100微米之间，扫描时激光光斑的搭接率在30%~90%之间，对待加工的微孔区域实现面扫描，扫描次数在5次~20次之间，制备的微孔深度大于微孔宽度，制备的微孔为封闭型孔，开口形状为异形形状甚至是长方形形状；步骤（1）中，制备出一辅助微结构聚合物模板，并对辅助微结构聚合物模板进行等离子体处理是：首先通过微压印方法或金刚石磨具磨削方法制备出倾斜底部的贯通槽阵列，再通过复制模塑法将制备的倾斜底面的贯通槽阵列复制出来，并进一步采用等离子体处理设备对复制的贯通槽阵列表面进行等离子体处理，提升表面能，等离子体为13.56MHz的射频等离子体，等离子体功率为100W~600W之间，处理时间为10s~600s；步骤（2）中，在经等离子体处理后的辅助微结构聚合物模板上均匀地铺展一层待成形的液态聚合物薄膜是：将液态聚合物材料聚二甲基硅氧烷滴放于处理后的辅助微结构聚合物模板上并使聚合物铺展到所需的厚度，通过匀胶机来控制聚合物材料铺展得到的聚合物薄膜的厚度，匀胶机旋转速度设置为200转分~4000转分，匀胶时间设置为10s~60s，聚合物薄膜厚度范围为1~100μm，聚合物材料铺展面积能够完全覆盖微孔阵列表面；步骤（2）中，在微孔阵列表面的空白处放置间隙小球是：准备直径与聚合物薄膜厚度相同的间隙小球，在靠近微孔阵列表面边缘的空白处的三个位置放置间隙小球，每个位置放置间隙小球5~100颗，放置间隙小球的三个位置分散布置，三个位置间的连线形成锐角三角形；步骤（3）中，将铺展有液态聚合物薄膜的辅助微结构聚合物模板放置于微孔阵列表面上的间隙小球上，保持该状态送入真空干燥箱是：将铺展有液态聚合物薄膜的辅助微结构聚合物模板放置于微孔阵列表面上的间隙小球上，使液态聚合物与微孔阵列表面接触，同时通过显微镜实时观察辅助微结构聚合物模板与微孔阵列表面的对准情况，通过调整辅助微结构聚合物模板使模板上的微结构与微孔阵列表面上的孔对准，最终实现微孔内的气体的液封，并在后续操作过程中保持微孔阵列表面水平，以限制液态聚合物薄膜的流动，保持这种液态聚合物薄膜与微孔阵列表面间的充分接触和水平状态，送入真空干燥箱以备处理；步骤（4）中，根据设计的压强值设置真空干燥箱压强，进而加热固化聚合物材料，分离表面从而实现光滑倾斜底面微结构阵列表面的制备是：根据微孔深度h、聚合物薄膜厚度h1，计算出真空干燥箱的压强P的范围为h1P0h+h1-4σh1PP0-hP0h+2h13，其中P0为大气压强，σ为成形材料表面张力，对真空干燥箱抽真空至计算的压强值P；调节温度至60°C保温2小时使成形聚合物薄膜固化；待固化过程结束后自然冷却，从微孔模板上分离出制备的附着于辅助微结构聚合物模板上的光滑倾斜底面微结构阵列表面。

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