本發(fā)明涉及一種具有表面微結(jié)構(gòu)的透明紙的制備方法，屬于納米/微米微結(jié)構(gòu)材料及其制備技術(shù)。

背景技術(shù)：

紙張具有成本低廉，原料來源豐富，可再生、環(huán)保、可生物降解和可回收等優(yōu)點，不會對人類賴以生存的環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響。透明紙是利用植物纖維制備的具有一定透明度的薄膜材料。透明紙由于其高的透明度、高熱穩(wěn)定性而在柔性電子、場發(fā)射晶體管、有機(jī)太陽能電池、顯示器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。如果以透明紙作為基礎(chǔ)材料，在透明紙表面制備微結(jié)構(gòu)，則可以發(fā)展環(huán)境友好的光學(xué)材料，如紙質(zhì)光柵等。

目前，透明紙表面微結(jié)構(gòu)的制備方法通常為光刻技術(shù)和納米壓印技術(shù)。其中，光刻系統(tǒng)的設(shè)備往往比較復(fù)雜，造價昂貴，并且生產(chǎn)效率不高，且在紙上一般也無法進(jìn)行光刻。納米壓印技術(shù)是直接利用機(jī)械力等比例壓印復(fù)制微納結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)光學(xué)光刻的最短曝光波長的限制，且同一模板可以多次反復(fù)利用。然而由于透明紙一般是不具有塑性的，所以納米壓印在透明紙的表面制備微結(jié)構(gòu)一直存在很大困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉、步驟簡單的在透明紙表面制備微結(jié)構(gòu)的方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種具有表面微結(jié)構(gòu)透明紙的制備方法，包括以下步驟：

(1)將木材切成單板，并在一定的溫度及一定濃度的naclo溶液中反應(yīng)一定時間，取出洗凈；(2)將步驟(1)所制備得到的樣品置于具有微結(jié)構(gòu)的模板上，同時在樣品上方墊以濾膜，并用壓機(jī)保壓一定時間，即可獲得表面有微結(jié)構(gòu)的透明紙。

進(jìn)一步地，所述微結(jié)構(gòu)為一維、二維或其它復(fù)雜表面的微結(jié)構(gòu)；微結(jié)構(gòu)線寬為10納米-5毫米。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述木材為針葉材或者闊葉材。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述單板厚度在0.4～1.2mm，所述溫度為10-50攝氏度；naclo溶液的濃度為5％-15％質(zhì)量分?jǐn)?shù)；反應(yīng)時間為20分鐘到48小時。

優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述壓機(jī)的壓力為0.1-25mpa；保壓時間為10分鐘-4小時。

本發(fā)明的制備方法相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢在于：

1)可以只通過一次機(jī)械壓制就能同時實現(xiàn)紙的透明化和表面微結(jié)構(gòu)的制備。

2)紙是一種綠色材料，原料來源廣泛，相比于其他的襯底材料(玻璃或者塑料)更加環(huán)保。

3)整個制備過程成本低，步驟簡單，時間短。傳統(tǒng)的透明紙制備方法中，纖維的納米化、抽濾過程都要消耗大量時間，而本發(fā)明制備方法的主要過程只有去木素和機(jī)械壓制兩步，時間最短可以縮短至原來的1/10，化學(xué)試劑和用水量大約可以節(jié)約到原來的1/5；同時采用納米壓印技術(shù)，不需要昂貴的光刻設(shè)備，可以節(jié)約大量成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)透明紙的掃描電鏡圖，(a)線寬1μm的光柵結(jié)構(gòu)；(b)線寬200nm的光柵結(jié)構(gòu)；

圖2為普通透明紙與本發(fā)明實施例7中具有微結(jié)構(gòu)的透明紙的透射譜比較圖。

具體實施方式

實施例1：

將厚度為0.8mm的椴木單板置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的次氯酸鈉溶液中反應(yīng)48小時，以去除木素，其中反應(yīng)溫度為10攝氏度；待木素去除之后用水-乙醇溶液洗凈，然后將處理過的單板放于周期為100納米的二維微結(jié)構(gòu)模板上，并在單板上面放上濾膜和濾紙，最后通過機(jī)械加壓的方式將模板的圖案轉(zhuǎn)移到透明紙表面，其中機(jī)械壓力為0.1mpa，保壓時間為4小時。得到表面具有100納米周期的二維微結(jié)構(gòu)的透明紙。

實施例2：

將厚度為0.4mm的椴木單板置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的次氯酸鈉溶液中反應(yīng)12小時，以去除木素，其中反應(yīng)溫度為15攝氏度；待木素去除之后用水-乙醇溶液洗凈，然后將處理過的單板放于周期為200微米的二維周期性模板上，并在單板上面放上濾膜和濾紙，最后通過機(jī)械加壓的方式制備，其中機(jī)械壓力為0.1mpa，保壓時間為4小時，得到表面具有200微米周期的二維微結(jié)構(gòu)的透明紙。

實施例3：

將厚度為0.6mm的櫸木單板置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的次氯酸鈉溶液中反應(yīng)12小時，以去除木素，其中反應(yīng)溫度為15攝氏度；待木素去除之后用水-乙醇溶液洗凈，然后將處理過的單板放于周期為5微米的復(fù)雜圖案模板上，并在單板上面放上濾膜和濾紙，最后通過機(jī)械加壓的方式制備，其中機(jī)械壓力為10mpa，保壓時間為2小時，得到表面具有5微米周期的復(fù)雜圖案微結(jié)構(gòu)的透明紙。

實施例4：

將厚度為1.2mm的椴木單板置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的次氯酸鈉溶液中反應(yīng)20小時，以去除木素，其中反應(yīng)溫度為10攝氏度；待木素去除之后用水-乙醇溶液洗凈，然后將處理過的單板放于周期為5毫米的一維光柵模板上，并在單板上面放上濾膜和濾紙，最后通過機(jī)械加壓的方式加壓，機(jī)械壓力為15mpa，保壓時間為1小時，即可得到表面具有5毫米周期的一維光柵微結(jié)構(gòu)的透明紙。

實施例5：

將厚度為1mm的楊木單板置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的次氯酸鈉溶液中反應(yīng)5小時，以去除木素，其中反應(yīng)溫度為30攝氏度；待木素去除之后用水-乙醇溶液洗凈，然后將處理過的單板放于周期為80微米的一維模板上，并在單板上面放上濾膜和濾紙，最后通過機(jī)械加壓的方式制備，其中機(jī)械壓力為10mpa，保壓時間為0.5小時，得到表面具有80微米周期的一維微結(jié)構(gòu)的透明紙。

實施例6：

將厚度為0.8mm的椴木單板置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的次氯酸鈉溶液中反應(yīng)1小時，以去除木素，其中反應(yīng)溫度為40攝氏度；待木素去除之后用水-乙醇溶液洗凈，然后將處理過的單板放于周期為10納米的一維光柵模板上，并在單板上面放上濾膜和濾紙，通過機(jī)械加壓的方式機(jī)械壓力為25mpa，保壓時間為10分鐘，得到表面具有10納米周期的一維光柵微結(jié)構(gòu)的透明紙。

實施例7：

將厚度為0.8mm的椴木單板置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的次氯酸鈉溶液中反應(yīng)30分鐘，以去除木素，其中反應(yīng)溫度為40攝氏度；待木素去除之后用水-乙醇溶液洗凈，然后將處理過的單板放于周期為300納米的一維模板上，并在單板上面放上濾膜和濾紙，最后通過機(jī)械加壓的方式制備，其中機(jī)械壓力為10mpa，保壓時間為2小時，得到表面具有300納米周期的一維微結(jié)構(gòu)的透明紙。

實施例8：

將厚度為0.8mm的椴木單板置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的次氯酸鈉溶液中反應(yīng)20分鐘，以去除木素，其中反應(yīng)溫度為50攝氏度；待木素去除之后用水-乙醇溶液洗凈，然后將處理過的單板放于周期為900納米的二維周期微結(jié)構(gòu)的模板上，并在單板上面放上濾膜和濾紙，最后通過機(jī)械加壓的方式制備，其中機(jī)械壓力為10mpa，保壓時間為2小時，得到表面具有900納米周期的二維微結(jié)構(gòu)的透明紙。

實施例9：

將厚度為0.8mm的松木單板置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的次氯酸鈉溶液中反應(yīng)10小時，以去除木素，其中反應(yīng)溫度為15攝氏度；待木素去除之后用水-乙醇溶液洗凈，然后將處理過的單板放于周期為100微米的二維周期微結(jié)構(gòu)的模板上，并在單板上面放上濾膜和濾紙，最后通過機(jī)械加壓的方式制備，其中機(jī)械壓力為10mpa，保壓時間為2小時，得到表面具有100微米周期的二維微結(jié)構(gòu)的透明紙。

圖2顯示了實施例7的表面具有微結(jié)構(gòu)的透明紙與普通透明紙的透射譜，從圖中可以看出，利用本發(fā)明方法制備得到的具有微結(jié)構(gòu)透明紙的透射率超過了80％。