專利名稱::改變形狀記憶聚合物制品的表面形狀的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及一種形成和使用形狀記憶聚合物的方法,并且尤其是涉及一種改變形狀記憶聚合物的表面形狀的方法。
背景技術(shù):
:形狀記憶材料具有"記憶"預(yù)設(shè)形狀的獨(dú)特能力,并且一旦受到適當(dāng)?shù)拇碳?,則會從變形的或改變的形狀變回預(yù)設(shè)的形狀。已開發(fā)出形狀記憶材料的一些商業(yè)上的重要用途。例如,形狀記憶金屬合金通常用于多種醫(yī)療領(lǐng)域、牙科領(lǐng)域、機(jī)械領(lǐng)域以及其它
技術(shù)領(lǐng)域:
的多種產(chǎn)品。形狀記憶聚合物和這些材料的用途是新興事物。然而,這些材料的基本前提是相同的-即該材料可被預(yù)設(shè)成特定的形狀、發(fā)生變形、然后當(dāng)受到適當(dāng)?shù)拇碳r回復(fù)成預(yù)設(shè)的形狀。
發(fā)明內(nèi)容本公開整體涉及一種改變制品的表面形狀的方法。在一個實施例中,描述了一種示例性方法,該方法包括提供固化性液態(tài)聚合物前體、澆鑄并固化該前體以形成形狀記憶聚合物基板、使該基板變形、以及活化形狀記憶聚合物(例如)以促使其回到初始形狀。澆鑄可包括在具有第一表面結(jié)構(gòu)的第一工具組件上澆鑄。固化該前體可形成具有一個或多個表面的形狀記憶聚合物基板,所述表面具有對應(yīng)于第一表面結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)形狀。使基板變形可包括使該基板的一個或多個具有預(yù)設(shè)形狀的表面中的至少一者在具有第二表面結(jié)構(gòu)的第二工具組件上變形,從而在該基板上形成變形表面,該變形表面具有對應(yīng)于所述第二表面結(jié)構(gòu)的變形的形狀。在另一個實施例中,描述了一種示例性方法,其包括提供固化性液態(tài)聚合物前體、澆鑄并固化該前體以形成形狀記憶聚合物基板、使該基板變形、移除該基板的部分變形表面、以及活化形狀記憶聚合物。在另一個實施例中,描述了一種示例性方法,其包括提供固化性液態(tài)聚合物前體、澆鑄并固化該前體以形成形狀記憶聚合物基板、使該基板變形、將薄膜或套管設(shè)置在該基板的變形表面上、以及活化形狀記憶聚合物。本發(fā)明的上述
發(fā)明內(nèi)容并非旨在描述本發(fā)明的每個公開的實施例或每種實施方式。以下附圖具體實施方式和實例將更具體地舉例說明這些實施例??紤]到本發(fā)明的各種實施例的以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖,可更全面地理解本發(fā)明,其中圖1為表面具有微結(jié)構(gòu)的示例性制品的側(cè)視圖2a-2d示出一種改變制品的表面形狀的示例性方法;圖3a-3b示出另一種改變制品的表面形狀的示例性方法;圖4a-4e示出另一種改變制品的表面形狀的示例性方法;圖5a-5c示出另一種改變制品的表面形狀的示例性方法;圖6a-6d示出另一種改變制品的表面形狀的示例性方法;圖7a-7e示出另一種改變制品的表面形狀的示例性方法;圖8a-8d示出另一種改變制品的表面形狀的示例性方法;圖9a-9e示出另一種改變制品的表面形狀的示例性方法;以及圖10a-10b示出另一種改變制品的表面形狀的示例性方法。雖然本發(fā)明可具有多種修改形式和替代形式,但其具體形式已經(jīng)在附圖中以示例的方式示出,并且將進(jìn)行詳細(xì)的描述。然而應(yīng)當(dāng)理解,其目的并不是將本發(fā)明限制于所描述的具體實施例。相反,其目的在于涵蓋屬于本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的所有修改形式、等同物和替代形式。具體實施例方式一般來講,本公開涉及改變具有微結(jié)構(gòu)化表面的形狀記憶聚合物制品的形狀的方法。雖然本發(fā)明并非僅限于此,但通過討論以下提供的各種結(jié)構(gòu)和組分將獲得對本發(fā)明各方面的認(rèn)識。選擇的定義在本文中,無論是否明確表明,所有數(shù)值均認(rèn)為由術(shù)語"約"修飾。術(shù)語"約"通常指本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為與所引用的值等同的數(shù)值范圍(即,具有相同的功能或結(jié)果)。在許多情況下,術(shù)語"約"可包括四舍五入成最接近的有效數(shù)字的數(shù)值。重量百分比、重量%、wt%、wt-%、重量%等為同義詞,均指物質(zhì)的重量除以組合物的重量并乘以ioo所得到的物質(zhì)濃度。由端點表述的數(shù)值范圍包括包含在該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(如,1至5包括l、1.5、2、2.75、3、3,80、4和5)。如本說明書以及所附權(quán)利要求書中所使用的,除非該內(nèi)容明確指出為其它含義,否則"一種"、"該"和"所述"包括復(fù)數(shù)指代。如本說明書以及所附權(quán)利要求書中所用,除非該內(nèi)容明確指出為其它含義,否則術(shù)語"或"通常包括"和/或"的含義。如本文所用,術(shù)語"烷基"指直鏈或支鏈的單價烴基,該烴基可任選地包含一個或多個獨(dú)立地選自S、0、Si或N的雜原子取代基。烷基通常包括具有1-20個原子的那些烷基。烷基可為未取代的,或被不妨礙本發(fā)明組合物的具體功能的取代基取代。取代基包括(例如)垸氧基、羥基、巰基、氨基、垸基取代的氨基或鹵素。本文所使用的"烷基"的實例包括(但不限于)甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、異丁基、以及異丙基等。如本文所用,術(shù)語"芳基"指具有單環(huán)的單價不飽和芳香族碳環(huán)基團(tuán)(例如苯基)、或具有多個稠合環(huán)的單價不飽和芳香族碳環(huán)基團(tuán)(例如萘基或蒽基)。芳基可為未取代的,或被不妨礙本發(fā)明組合物的具體功能的那些取代基取代。取代基包括(例如)烷氧基、羥基、巰基、氨基、垸基取代的氨基或鹵素。這種芳基環(huán)可任選地與一個或多個另外的雜環(huán)、雜芳基環(huán)、芳基環(huán)、環(huán)烯基環(huán)或環(huán)烷基環(huán)中的一個或多個稠合。本文所用的"芳基"的實例包括(但不限于)苯基、2-萘基、l-萘基、聯(lián)苯基、2-羥基苯基、2-氮基苯基、2-甲氧基苯基等。本文所用的術(shù)語(甲基)丙烯酸酯和/或(甲基)丙烯酸酯單體用于同時定義丙烯酸酯(和/或丙烯酸酯單體)和甲基丙烯酸酯(和/或甲基丙烯酸酯單體)。術(shù)語遠(yuǎn)螯硅氧烷指具有2個活性基團(tuán)的硅氧烷,所述活性基團(tuán)分別位于硅氧烷鏈的兩端。如本文所用,術(shù)語形狀記憶聚合物指剌激-響應(yīng)性聚合物材料。施加外部刺激后,它們能夠改變形狀。由溫度變化引發(fā)的形狀變化可稱為熱致形狀記憶效應(yīng)。雖然不受理論約束,但形狀記憶效應(yīng)可起因于聚合物的結(jié)構(gòu),即其形態(tài)以及某些處理技術(shù)和程序化技術(shù)的結(jié)合。因此,在一些化學(xué)成分顯著不同的聚合物中都可觀察到形狀記憶行為。方法一般來講,本文所述的方法涉及改變形狀記憶聚合物制品的形狀。在至少一些實施例中,所述方法的步驟可包括(a)用于提供原料的提供步驟、(b)澆鑄步驟、(c)固化步驟、(d)變形步驟、以及(e)活化步驟。下文對其中每個步驟以及同樣可作為所述方法的部分的其它步驟進(jìn)行更詳細(xì)的描述。提供步驟原料可包括這樣的固化性液態(tài)聚合物前體,該固化性液態(tài)聚合物前體最終可被固化(例如,在下述固化步驟期間被固化)以形成形狀記憶聚合物基板或包括形狀記憶聚合物層的基板。任何固化性液態(tài)聚合物前體均可用于形成形狀記憶聚合物。通常這些形狀記憶聚合物為具有彈性體相和熱塑性相的共聚物。10固化性液態(tài)聚合物前體可包括具有多于一個自由基聚合性官能團(tuán)的自由基聚合性硅氧垸和至少一種(甲基)丙烯酸酯單體。自由基聚合性硅氧烷可溶解到(甲基)丙烯酸酯單體中。各種原料的相對比例可以是變化的。例如,在至少一些實施例中,固化性液態(tài)聚合物前體可包含約10-70重量%的自由基聚合性硅氧烷。在其它實施例中,固化性液態(tài)聚合物前體可包含約10-60重量%的自由基聚合性硅氧烷。在又一些其它實施例中,固化性液態(tài)聚合物前體可包含約20-60重量%的自由基聚合性硅氧烷。自由基聚合性硅氧烷用于共聚物網(wǎng)絡(luò)的自由基聚合性硅氧垸可由下式表示ODR1R3R1DOIIIIIIIIIX—(Y)fC—N—R—Si—0十Si—OkSi—R—N—C—(Y)『XR2R4R2其中X為烯鍵式不飽和基團(tuán);Y為二價連接基團(tuán);m為0至1的整數(shù);D選自由氫、具有1至約10個碳原子的烷基、芳基以及取代的芳基組成的組;R為二價烴基;Ri為選自由垸基、取代的垸基、芳基以及取代的芳基組成的組的、相同或不同的單價基團(tuán);R2為選自由垸基、取代的垸基、芳基以及取代的芳基組成的組的、相同或不同的單價基團(tuán);R3為選自由烷基、取代的烷基、乙烯基、芳基以及取代的芳基組成的組的、相同或不同的單價基團(tuán);R4為選自由垸基、取代的烷基、乙烯基、芳基以及取代的芳基組成的組的、相同或不同的單價基團(tuán);以及n為約10至約2000的整數(shù)。一些適用于本文所述制品的自由基聚合性硅氧垸的例子可包括美國專利No.5,091,483中描述的那些硅氧烷,該專利的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。在至少一些實施例中,自由基聚合性硅氧烷包括遠(yuǎn)螯硅氧烷。遠(yuǎn)螯硅氧烷可包括(例如)(甲基)丙烯酰氧基脲硅氧垸(MAUS)、丙烯酰胺基酰氨基硅氧烷(ACMAS)、甲基丙烯酰胺基酰氨基硅氧烷(區(qū)CMAS)、以及甲基苯乙烯基脲硅氧烷(MeStUS)。一般來講,這些遠(yuǎn)螯硅氧烷通過使有機(jī)硅二胺分別與封端劑反應(yīng)而形成,該封端劑例如為甲基丙烯酸異氰酸基乙酯(IEM)、乙烯基二甲基吖內(nèi)酯(VDM)、異丙烯基二甲基吖內(nèi)酯(IDM)以及間-異丙烯基-a,a-二甲基芐基異氰酸酯(m-TMI)。這些遠(yuǎn)螯硅氧烷的數(shù)均分子量可在約l,OOO至200,000的范圍內(nèi)。一些關(guān)于合成的其它細(xì)節(jié)將在下文提供。特別優(yōu)選的遠(yuǎn)螯硅氧垸是包含聚二甲基硅氧烷鏈、并且也可稱為聚二甲基硅氧垸的那些。遠(yuǎn)螯硅氧烷具有自由基聚合性端基。由于氫鍵鍵合的端基的極性和聚二甲基硅氧垸鏈的非極性,因此會形成瞬態(tài)網(wǎng)絡(luò),其中極性端基往往會互相締合。各種遠(yuǎn)螯硅氧烷的端基締合的相對強(qiáng)度反映在其粘度方面,在端基締合越強(qiáng)的情況下,粘度越高(例如,ACMAS和MeStUS)。這些遠(yuǎn)螯硅氧垸之類易于固化成彈性體的官能化聚合物通常被稱為"液體橡膠"。實際上,通過使具有自由基聚合性端基的遠(yuǎn)螯硅氧烷暴露于低強(qiáng)度的UV輻射(當(dāng)體系包含光引發(fā)劑時),可獲得具有可控性能的硅氧烷彈性體。一般來講,遠(yuǎn)螯硅氧垸可從胺-官能化硅氧垸中間體獲得。適合的聚二有機(jī)硅氧烷二胺和制備該聚二有機(jī)硅氧烷二胺的方法的描述見于(例如)美國專利No.3,890,269(Martin)、No.4,661,577(JoLane等人)、No.5,026,890(Webb等人)、No,5,276,122(Aoki等人)、No.5,214,119(Leir等人)、No.5,461,134(Leir等人)、No.5,512,650(Leir等人)、以及No.6,355,759(Sherman等人),其全文以引用方式并入本文。一些聚二有機(jī)硅氧烷二胺可從(例如)ShinEtsuSiliconesofAmerica,Inc.(Torrance,CA)禾口GelestInc.(Morrisville,PA)商貝勾12獲得。特別有用的聚二有機(jī)硅氧烷二胺包括雙(3-氨丙基)聚二甲基硅氧烷c具有丙烯酰胺基酰氨基端基的聚二甲基硅氧烷(ACMAS)可通過使聚二甲基硅氧烷二胺與2當(dāng)量的乙烯基二甲基吖內(nèi)酯(VDM)反應(yīng)來制備。同樣地,具有甲基丙烯酰胺基酰氨基端基的聚二甲基硅氧烷(MACMAS)可以以相同的方式,通過使聚二甲基硅氧烷二胺與2當(dāng)量的異丙烯基二甲基吖內(nèi)酯(IDM)反應(yīng)來制備。具有甲基丙烯酰氧基脲端基的聚二甲基硅氧烷(MAUS)可使用相同的工序,通過使聚二甲基硅氧垸與2當(dāng)量的甲基丙烯酸異氰酸基乙酯(IEM)反應(yīng)來制備。具有a-甲基苯乙烯基脲端基的聚二甲基硅氧烷(MeStUS)可通過使聚二甲基硅氧烷與2當(dāng)量的間-異丙烯基-a,a-二甲基芐基異氰酸酯(m-TMI)反應(yīng)來制備。在其它實施例中,自由基聚合性硅氧烷包括非遠(yuǎn)螯硅氧烷。這些硅氧垸為根據(jù)上式的硅氧烷,其中至少一些&和/或R4基團(tuán)包含乙烯基。(甲基)丙烯酸酯單體一般來講,(甲基)丙烯酸酯單體為非叔烷基醇的(甲基)丙烯酸酯,其垸基包含約1至約20個、或約1至約18個碳原子。適合的(甲基)丙烯酸酯單體包括(例如)甲基丙烯酸芐酯、丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、1-甲基環(huán)己基甲基丙烯酸酯、2-甲基環(huán)己基甲基丙烯酸酯、3-甲基環(huán)己基甲基丙烯酸酯、4-甲基環(huán)己基甲基丙烯酸酯、以及2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯。特別適合的(甲基)丙烯酸酯單體為均聚化后形成其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔融溫度、或兩者均大于約4(TC的均聚物的那些。這些單體適于與自由基聚合性硅氧烷形成共聚物網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選的(甲基)丙烯酸酯單體的例子包括丙烯酸異冰片酯、丙烯酸環(huán)己酯、三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸叔丁酯??墒褂靡环N(甲基)丙烯酸酯單體或(甲基)丙烯酸酯單體的組合。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(和/或熔融溫度)可通過諸如差示掃描量熱法(DSC)或動態(tài)力學(xué)分析法(DMA)之類的傳統(tǒng)技術(shù)來進(jìn)行測量。下文將更詳細(xì)地描述一些關(guān)于共聚物網(wǎng)絡(luò)的這些組分的其它細(xì)節(jié)。澆鑄步驟澆鑄步驟可包括在第一工具組件上澆鑄液態(tài)聚合物前體。在至少一些實施例中,底層結(jié)構(gòu)或制品可設(shè)置在液態(tài)聚合物前體附近或在該液態(tài)聚合物前體"下方",從而使得澆鑄步驟將液態(tài)聚合物前體層澆鑄在底層結(jié)構(gòu)上。作為另外一種選擇,液態(tài)聚合物前體可基本上形成整個最終制品,從而使得澆鑄步驟包括澆鑄成整個結(jié)構(gòu)。第一工具組件可以有顯著的變化。例如,第一工具組件可包括涂層部分和"頂部"或相對部分。涂層部分大致對應(yīng)于第一工具組件在澆鑄步驟期間涂覆有液態(tài)聚合物前體的部分。涂層部分可包括基板(如,玻璃、金屬、聚合物、薄膜等)、襯墊、模具、工具、模制工具等。頂部通常相對于涂層部分設(shè)置,并且可類似地包括(例如)襯墊、基板、模具、工具、模制工具等。當(dāng)澆鑄液態(tài)聚合物前體時,其被設(shè)置在涂層部分上。例如,在涂層部分為模具的實施例中,液態(tài)聚合物前體可設(shè)置在模具中。一旦液態(tài)聚合物前體設(shè)置在模具中,頂部就可設(shè)置在該液態(tài)聚合物前體上。例如,在頂部為襯墊的實施例中,襯墊可設(shè)置在液態(tài)聚合物前體上。在一些實施例中,襯墊可包括易于從澆鑄材料上移除的潤滑材料(例如有機(jī)硅等)、親水性聚合物(例如高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚亞芳基氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羥基烷基纖維素、褐藻膠、糖類、己內(nèi)酯等)以及它們的混合物和組合??紤]這一實例,值得注意的是,在構(gòu)思的許多其它實施例中,涂層部分和頂部與所描述的不同。例如,在一些實施例中,涂層部分可包括基板,并且頂部可包括模具或模制工具??梢栽诓幻撾x本發(fā)明精神的情況下構(gòu)思出多種其它構(gòu)造并利用這些不同的構(gòu)造。在至少一些實施例中,第一工具組件具有第一表面結(jié)構(gòu)。第一表面結(jié)構(gòu)可沿著涂層部分、頂部、或這兩者設(shè)置。第一表面結(jié)構(gòu)可大致為平面的。作為另外一種選擇,第一表面結(jié)構(gòu)可包括微結(jié)構(gòu)。下文可見一些關(guān)于微結(jié)構(gòu)的其它細(xì)節(jié)和討論。通常,接觸第一工具組件的第一表面結(jié)構(gòu)的液態(tài)聚合物前體的表面最終可形成這樣的基板,該基板具有對應(yīng)于第一工具組件的第一表面的表面特征或形狀。例如,如果第一表面結(jié)構(gòu)大致為平面的,則第一工具組件將在澆鑄材料上限定對應(yīng)的平面。反之,如果第一表面結(jié)構(gòu)包括微結(jié)構(gòu),則澆鑄步驟將在澆鑄材料的表面上限定對應(yīng)的微結(jié)構(gòu)(如其復(fù)制品)。在第一表面結(jié)構(gòu)同時沿著涂層部分和頂部設(shè)置的實施例中,澆鑄材料可包括對應(yīng)于第一表面結(jié)構(gòu)的多個(如,相對的)表面,所述表面包括大致平的表面、微結(jié)構(gòu)化表面、平的表面和微結(jié)構(gòu)化表面的組合等。例如,第一工具組件可包括沿著涂層部分的第一微結(jié)構(gòu)和沿著頂部的第二微結(jié)構(gòu)。從該工具組件獲得的澆鑄材料將具有對應(yīng)的表面,其中所述表面具有第一微結(jié)構(gòu)和第二微結(jié)構(gòu)。第一微結(jié)構(gòu)和第二微結(jié)構(gòu)可相同或不同??梢岳斫?,在僅沿著涂層部分或頂部中的一者設(shè)置第一表面結(jié)構(gòu)的實施例中,第一工具組件也可依靠使液態(tài)聚合物前體與工具的該部分接觸來限定澆鑄材料的表面。同樣如上所示,制品包括具有微結(jié)構(gòu)的表面。一般來講,具有微結(jié)構(gòu)的表面與"平坦"或非結(jié)構(gòu)化的表面不同。如本文所用,術(shù)語"微結(jié)構(gòu)"是指其中在特征物的至少2個維度上是微觀的特征物構(gòu)造。因此,該部件的局部視圖和/或剖視圖是微觀的。如本文所用,術(shù)語"微觀"是指尺寸小的特征尺寸足夠小以致當(dāng)從任何觀察平面觀察時,肉眼需要光學(xué)輔助器才能確定其形狀。在W.J.Smith,McGraw-Hill的ModernOpticEngineering(現(xiàn)代光學(xué)工程),1966年,第104-105頁中可找到一個標(biāo)準(zhǔn),其中視覺靈敏度是"...根據(jù)可識別的最小特征物的角度大小來進(jìn)行定義和測量的"。正常視覺靈敏度被認(rèn)為是在最小的可識別的特征物對應(yīng)視網(wǎng)膜上5弧分的角高度時的情況。在250mm(10英寸)的典型工作距離處,得出該物體的橫向尺寸為0.36mm(0.0145英寸)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道眾多用于提供微結(jié)構(gòu)的適當(dāng)工具(例如,第一工具組件或第二工具組件,下文將對其進(jìn)行描述)的制備方法。這些方法的例子包括(但不限于)照相平版印刷法、蝕刻法、放電加工法、離子銑削法、顯微機(jī)械加工法和電鑄法。微結(jié)構(gòu)化模制工具還可通過以下方法制備利用可模壓材料復(fù)制多種微結(jié)構(gòu)化表面(包括不規(guī)則形狀和圖案),15所述可模壓材料選自(例如)由可交聯(lián)的液態(tài)硅橡膠、輻射固化性聚氨酯等組成的組;或通過電鑄來復(fù)制多種微結(jié)構(gòu),以產(chǎn)生復(fù)制陰?;驈?fù)制陽模的中間或最終壓印模具。此外,具有隨機(jī)和不規(guī)則形狀和圖案的微結(jié)構(gòu)化模具可通過化學(xué)蝕刻法、噴砂法、噴丸法或在可模壓材料中下沉離散的結(jié)構(gòu)化粒子的方法而產(chǎn)生。另外,任何微結(jié)構(gòu)化模制工具均可根據(jù)美國專利No.5,122,902中教導(dǎo)的工序進(jìn)行改變或改進(jìn),該專利的全部公開內(nèi)容以引用方式并入本文。如果第一表面結(jié)構(gòu)包括微結(jié)構(gòu),則微結(jié)構(gòu)可沿著任何數(shù)目的第一表面結(jié)構(gòu)的部分或整體、以及澆鑄材料的對應(yīng)表面而形成。例如,一些第一表面結(jié)構(gòu)的表面可包括具有微結(jié)構(gòu)的部分和不具有微結(jié)構(gòu)的部分。作為另外一種選擇,第一表面結(jié)構(gòu)的一個或多個表面可以基本上均包括微結(jié)構(gòu)。另外,微結(jié)構(gòu)的形狀和/或構(gòu)造也可以有差別。例如,微結(jié)構(gòu)可包括一個或多個凸起、一個或多個凹陷、凸起和凹陷的組合、脊、柱、棱錐、半球體、錐體、突出物、或任何其它合適的結(jié)構(gòu)。所述多種凸起和/或凹陷的形狀也可以有差別。例如,一些凸起和/或凹陷的實施例可為圓形(例如,圓形、半圓形、球形、半球形、橢圓形、丸形、局部丸形等)或包括圓形部分、多邊形(例如,三角形、正方形、正方體(包括立方角)、四面形、矩形、平行六面體、五邊形、六邊形等)或包括多邊形部分、不規(guī)則形狀、規(guī)則形狀、尖的形狀、截去的形狀、這些形狀的組合或任何其它適合的形狀。在至少一些上述實施例和其它實施例中,凸起和/或凹陷可包括或限定一個或多個通道、谷、凹陷、脊等、它們的組合、或任何其它構(gòu)造。固化步驟固化步驟通常包括固化液態(tài)聚合物前體以形成具有一個或多個表面的形狀記憶聚合物基板,所述表面具有對應(yīng)于第一工具組件的第一表面結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)形狀。該固化步驟固化了澆鑄的液態(tài)聚合物前體材料,隨后將澆鑄和固化的基板中的材料限定為形狀記憶聚合物。固化也將形狀記憶聚合物基板的一個或多個表面的形狀"設(shè)定"為對應(yīng)于第一工具組件的第一表面結(jié)構(gòu)的形狀的形狀。因此,固化的形狀記憶聚合物基板的一個或多個表面具有對應(yīng)于第一表面結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)形狀。如上所述,形成形狀記憶聚合物基板的形狀記憶聚合物可為包括和/或由自由基聚合性硅氧垸與至少一種(甲基)丙烯酸酯單體的反應(yīng)產(chǎn)物組成的共聚物網(wǎng)絡(luò),所述自由基聚合性硅氧烷具有多于一個的官能化自由基聚合性基團(tuán)。所述反應(yīng)可包括(例如)使液態(tài)聚合物前體聚合(例如使(甲基)丙烯酸酯單體和自由基聚合性硅氧烷共聚)。固化可在無氧條件下(例如在諸如氮?dú)獾亩栊詺夥罩?進(jìn)行,或通過利用具有低透氧性的輻射透明材料的屏蔽而進(jìn)行。固化還可在惰性流體(例如水)的條件下進(jìn)行。當(dāng)使用可見光或紫外線輻射進(jìn)行固化時,所述反應(yīng)也可包含光引發(fā)劑。適合的光引發(fā)劑包括安息香醚、二苯甲酮及其衍生物、苯乙酮衍生物、樟腦醌等。一些市售的光引發(fā)劑的例子包括可從CibaGeigy商購獲得的DARACUR1173、DAR0CUR4265、IRGACURE651、IRGACURE1800、IRGACURE369、IRGACURE1700和IRGACURE907。光引發(fā)劑可以在濃度為可聚合組合物總重的約0.1重量%至約5重量%的條件下使用,并且如果固化在惰性流體下進(jìn)行,則優(yōu)選地,為了避免光引發(fā)劑從反應(yīng)中濾去,所用的一種或多種光引發(fā)劑在流體中是飽和的。這些材料表現(xiàn)出的快速固化允許使用相對低含量的光引發(fā)劑,從而使輻射的穿透更深,以此對較厚部分實現(xiàn)均勻固化。如果需要,固化也可通過加熱來實現(xiàn),這可包括使用濃度大致為可聚合組合物總重的約1重量%至約5重量%的熱引發(fā)劑(諸如過氧化物、偶氮化合物或過硫酸鹽)。在至少一些實施例中,反應(yīng)組分自身可以溶解所利用的任何引發(fā)劑(熱引發(fā)劑或光引發(fā)劑),從而無需另加的溶劑。液態(tài)引發(fā)劑可為優(yōu)選的。固化后,形狀記憶聚合物基板可從第一工具組件上移除。這可包括從第一工具組件的涂層部分、頂部、或這兩者上移除基板。一般來講,從第一工具組件上移除形狀記憶聚合物基板暴露了至少一個可在變形步驟中變形的表面,或換句話講,使該表面可用于在變形步驟中變形。變形步驟變形步驟(通常包括施加熱量和壓力)可包括在具有第二表面結(jié)構(gòu)的第二工具組件上使具有預(yù)設(shè)形狀的一個或多個表面中的至少一者變形。使具有預(yù)設(shè)形狀的一個或多個表面中的至少一者變形會在基板上形成變形表面,該基板的變形的形狀對應(yīng)于第二表面結(jié)構(gòu)的形狀。在至少一些實施例中,變形步驟也可包括使基板的附加表面或不同表面(即除具有預(yù)設(shè)形狀的一個或多個表面之外的表面)變形。第二工具組件可包括(例如)平面壓印機(jī)、柔韌的或不可撓曲的束帶、輥等,或采取類似于第一工具組件的工具形式,從而使得任何關(guān)于第一工具組件的公開內(nèi)容都可應(yīng)用于第二工具組件。如同第一工具組件的第一表面結(jié)構(gòu),第二工具組件的第二表面結(jié)構(gòu)可大致為平面的或包括微結(jié)構(gòu)。因此,變形的形狀可大致為平面的或包括微結(jié)構(gòu)。一般來講,第一工具組件的第一表面結(jié)構(gòu)和第二工具組件的第二表面結(jié)構(gòu)中的至少一者包括微結(jié)構(gòu),從而使得預(yù)設(shè)形狀或變形的形狀包括微結(jié)構(gòu)?;罨襟E通常,形狀記憶聚合物基板中所包含的形狀記憶聚合物被配置成從變形的形狀變成預(yù)設(shè)形狀。為了觸發(fā)這種改變,可使形狀記憶聚合物暴露于適當(dāng)?shù)拇碳?。所述刺激可?例如)溫度的增加、溶劑的施加(如包括同時直接施加溶劑和暴露于溶劑蒸氣等)或任何其它適當(dāng)?shù)拇碳ぁR虼?,適當(dāng)?shù)拇碳た苫罨螤钣洃浘酆衔铩Mǔ?,形狀記憶聚合物可被歸類為彈性體。在分子水平上,它們代表包括通過網(wǎng)格點連接的鏈段的聚合物網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)格點可通過聚合物鏈的纏結(jié)或某些聚合物嵌段的分子間相互作用而形成。這些交聯(lián)被稱為物理網(wǎng)格點。共價鍵形式的交聯(lián)形成化學(xué)網(wǎng)格點。如果材料可在與具體應(yīng)用相關(guān)的溫度范圍內(nèi)在變形狀態(tài)下是穩(wěn)定的,則彈性體顯示出具有形狀記憶功能。這可通過將網(wǎng)絡(luò)鏈用作一種分子開關(guān)來實現(xiàn)。為此,將鏈段的柔性限制為根據(jù)溫度而變化是可行的。該過程應(yīng)該是可逆的。將控制功能引入到材料中的能力在具體應(yīng)用所關(guān)注的溫度范圍內(nèi)提供網(wǎng)絡(luò)鏈的熱轉(zhuǎn)變溫度T錢。在T轉(zhuǎn)變以上的溫度下時,鏈段為柔性的,而在此熱轉(zhuǎn)變溫度以下時,鏈的柔性被至少部分地限制。在從橡膠彈性(即粘性)態(tài)轉(zhuǎn)變到玻璃態(tài)的情況下,整個鏈段的柔性被限制。不受理論限制,據(jù)信共聚物網(wǎng)絡(luò)包括彈性體相或組分和"玻璃"相(或高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相)或組分。玻璃相保持或約束彈性體組分,使得基板可變形為變形的形狀并且保持該變形的形狀。為了使彈性體組分"回彈"或換句話講改變成最初的預(yù)設(shè)形狀,從變形的形狀改變成預(yù)設(shè)形狀通常包括活化形狀記憶聚合物的玻璃相。根據(jù)該理論,活化形狀記憶聚合物被理解為通過施加適當(dāng)?shù)耐獠看碳砘罨螤钣洃浘酆衔锏牟A唷T谥辽僖恍嵤├?,彈性體相包含的自由基聚合性硅氧烷具有多于一個的官能化自由基聚合性基團(tuán)。玻璃相可包含至少一種這樣的(甲基)丙烯酸酯單體,均聚化后該單體會形成玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔融溫度、或這兩者均大于4CTC的均聚物。根據(jù)這些實施例,使形狀記憶聚合物暴露于大于4crc的溫度下可活化玻璃相并使基板的變形表面從變形的形狀改變成預(yù)設(shè)形狀。在其它實施例中,諸如烷基醇、丙酮等的溶劑可部分地溶解或增塑玻璃相并且實現(xiàn)相同的變化。在一些實施例中,(甲基)丙烯酸酯單體與自由基聚合性硅氧烷反應(yīng)時可結(jié)晶,其中所述自由基聚合性硅氧烷具有多于一個的官能化自由基聚合性基團(tuán)。在這些實施例中,使共聚物網(wǎng)暴露于高于(甲基)丙烯酸酯單體均聚物的熔融溫度可活化玻璃相。取決于方法的具體情況或應(yīng)用,期望可以活化基板中基本上所有的形狀記憶聚合物。根據(jù)這些實施例,基板中基本上所有的形狀記憶聚合物都可暴露于外部刺激(如熱、溶劑等),以使基本上整個變形表面從變形的形狀改變成預(yù)設(shè)形狀。在其它實施例中,期望可以僅活化形狀記憶聚合物基板中的部分形狀記憶聚合物。例如,熱和/或溶劑可僅施加到基板的部分變形表面,從而僅活化這些部分。附加步驟除了上述步驟之外,還可進(jìn)行許多附加步驟。例如,所述方法可包括移除部分基板。這可包括從變形表面上移除基板的第一部分。根據(jù)此實施例,活化步驟可活化變形表面的其余部分(即,未移除的部分),從而使其回到預(yù)設(shè)形狀。然而,接近將移除部分移除的位置處的變形基板的部分也在活化步驟期間改變。然而,由于部分基板被移除,因此移除基板處的變形表面部分將活化或改變成不同于預(yù)設(shè)形狀和變形的形狀的可供選擇的形狀。例如,可供選擇的形狀可為具有與被移除的基板形狀相對的形狀的負(fù)表面(negativesurface)。構(gòu)思的一些其它步驟可包括在變形的表面上設(shè)置薄膜或套管。在一些實施例中,薄膜或套管可為導(dǎo)電層或?qū)щ姴牧?例如,噴涂或蒸涂的銀)。根據(jù)此實施例,活化步驟可使變形表面從變形形狀改變成預(yù)設(shè)形19狀,同時也可破壞導(dǎo)電層。在其它實施例中,薄膜或套管可為設(shè)置在變形表面上以支持(例如)該變形表面附近的流體(其可設(shè)置在變形表面附近處)的覆蓋物。方法的應(yīng)用本發(fā)明整體涉及改變制品的表面形狀的方法。構(gòu)思的制品覆蓋眾多
技術(shù)領(lǐng)域:
并基本上包括任何結(jié)構(gòu),只要這種結(jié)構(gòu)能利用結(jié)合于其構(gòu)造中的形狀記憶聚合物或換句話說,從該聚合物獲益即可。這可包括多種不同的裝置、設(shè)備、裝置的組件或部分、裝置上的層或表面等、或任何其它合適的結(jié)構(gòu)。例如,本發(fā)明的制品可包括粘合劑、包含粘合劑的條帶或基板、熱活化條帶、微結(jié)構(gòu)化條帶、背襯元件、泡沫條帶、其中設(shè)置或封裝有流體的裝置、微流體裝置、電路或電路板、印制電路、薄膜(包括多層光學(xué)薄膜)、微機(jī)械加工制品、壓印制品、用于生成3D印刷物的印刷板或薄膜、用于圖案涂布和/或圖案印刷的基板、電極、具有立體角(其具有回射特性)的裝置、安全識別制品、安全許可證或牌照、定向有機(jī)發(fā)光二極管、傳感器、指示器、開關(guān)等或任何其它合適的裝置。應(yīng)該指出的是,該制品清單并非旨在進(jìn)行限制,因為構(gòu)思的制品可以是任何合適的結(jié)構(gòu)、設(shè)備或裝置的形式。如上所述,實例制品可包含形狀記憶聚合物。在一些實施例中,整個制品均由形狀記憶聚合物制成。在其它實施例中,僅部分制品由形狀記憶聚合物制成。這可包括形狀記憶聚合物層、形狀記憶聚合物表面、形狀記憶聚合物部分或任何其它合適的構(gòu)造。當(dāng)僅部分制品由形狀記憶聚合物制成時,形成制品的其余材料可包括金屬、金屬合金、聚合物、陶瓷、玻璃等、或任何其它合適的材料。不管制品是完全還是部分地由形狀記憶聚合物制成,本文所描述的制品均可被描述為"形狀記憶聚合物制品"。已知形狀記憶聚合物具有這樣的獨(dú)特能力其被設(shè)定為預(yù)設(shè)形狀,變形為改變的形狀,然后在受到適當(dāng)刺激(例如,改變溫度、施加溶劑等)時回復(fù)成預(yù)設(shè)形狀。由于本文所公開的制品包含形狀記憶聚合物,因此可配置具有形狀記憶聚合物的制品部分(或整個制品,如果制品完全由形狀記憶聚合物制成的話)以利用該性質(zhì)。例如,制品可包括經(jīng)澆鑄或經(jīng)其它方式而成形為具有預(yù)設(shè)形狀或構(gòu)造的形狀記憶聚合物表面。該表面可被變形成改變的形狀或變形的形狀,然后在受到適當(dāng)刺激時回到預(yù)設(shè)形狀。所述觸發(fā)從變形的形狀到預(yù)設(shè)形狀的變化的方法可隨著所使用的具體聚合物或其它參數(shù)的不同而改變。然而,本文所公開的形狀記憶聚合物中的至少一些可通過暴露于升高的溫度和/或適當(dāng)?shù)娜軇┒淖?。為了便于說明,提供圖1以示出實例制品10的一部分。制品10包含形狀記憶聚合物,例如本文所述形狀記憶聚合物中的任何一種。制品10可包括聚合物構(gòu)件,該聚合物構(gòu)件包括具有多個形成于其上的表面結(jié)構(gòu)或微結(jié)構(gòu)14的表面12。在此實例中,微結(jié)構(gòu)14示出為從表面12向外延伸的凸起。然而,該構(gòu)造并非旨在進(jìn)行限制,已構(gòu)思出包括上述那些構(gòu)造的眾多不同構(gòu)造。例如,圖1也可以看作是表示在表面12中形成的多個凹陷。根據(jù)應(yīng)用,制品IO可處于"預(yù)設(shè)"形狀或可處于"變形"的形狀。如圖1所示,如果制品10處于預(yù)設(shè)形狀,則可使表面12變形。這可(例如)通過改變微結(jié)構(gòu)14的構(gòu)型來完成。例如,可使微結(jié)構(gòu)14變平。變形的制品IO可在暴露于(例如)升高的溫度、溶劑或任何其它合適的刺激時變回預(yù)設(shè)構(gòu)型(對于該實例,即圖1中所示的構(gòu)型)。作為另外一種選擇,如果制品IO在以圖1所示的方式布置時處于變形的形狀或構(gòu)型,則暴露于適當(dāng)?shù)拇碳た墒怪破稩O變回預(yù)設(shè)形狀。在后一個實施例中,預(yù)設(shè)形狀可包括表面12基本為平坦的或平面的構(gòu)造或任何其它合適的形狀。其余的附圖示出更多實例,這些實例闡釋了本發(fā)明的方法可如何應(yīng)用于其它相關(guān)或類似的制品。例如,圖2a-2d示出改變另一實例制品110的表面形狀的實例方法。制品110可包括可被澆鑄和固化(例如,通過上述澆鑄和固化步驟)以具有表面112(其具有預(yù)設(shè)形狀)的條帶構(gòu)件或基板。在此實例中,預(yù)設(shè)形狀大致為平面,如圖2a所示??墒怪破?10變形,從而使得表面112限定多個凹陷114,如圖2b所示。物質(zhì)或流體116可被設(shè)置在凹陷114中,如圖2c所示。物質(zhì)或流體116可能包括(例如)粘合劑?;罨螤钣洃浘酆衔锸贡砻鎁2變回預(yù)設(shè)形狀,如圖2d所示。這可沿著表面112暴露出物質(zhì)或流體116。圖3a-3b示出改變另一種制品210的表面形狀的另一種實例方法。制品210可包括可施加到基板上的薄膜。制品210的表面212可具有限定多個通道214的變形的形狀,如圖3a所示。通道214可為排放空氣或流體的通道,當(dāng)制品210被粘附到基板218上時,該通道能夠使空氣或流體流出。表面212的預(yù)設(shè)形狀可大致為平面。粘合劑216可沿表面212設(shè)置?;罨砻?12中的形狀記憶聚合物可使其改變成預(yù)設(shè)的平面形狀,從而在有效地將制品210密封在基板218上的同時,允許空氣和/或流體通過通道流走,如圖3b所示。圖4a-4e示出改變另一種制品310的表面形狀的另一種實例方法。制品310可包括微流體裝置。微流體裝置在許多不同技術(shù)中都有許多用途。例如,微流體裝置可用于(例如)印刷、圖案涂布和/或成形、產(chǎn)生三維圖形和/或設(shè)計、生物檢測、藥物研究、流體藥物的輸送等。制品310包括表面312,該表面可具有大致為平面的預(yù)設(shè)形狀,如圖4a所示??墒贡砻?12變形以限定多個凹陷314,如圖4b所示。凹陷314可填充有流體316(例如,油墨或著色劑、藥物、試劑、粘合劑等),如圖4c所示。薄膜或涂層320可施加到表面312和流體316上,如圖4d所示。薄膜320可在表面312上捕獲或保持流體316?;罨墒贡砻?12變回平坦的預(yù)設(shè)形狀,如圖4e所示,該過程可向薄膜320施力。圖5a-5c示出改變另一種制品410表面形狀的另一種實例方法。制品410可包括電路或電路板。制品410可具有表面412,該表面具有包括多個微結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)形狀,如圖5a中所看到的。在此實例中,微結(jié)構(gòu)為多個通道414??墒贡砻?12變形為平坦的構(gòu)型,如圖5b所示。導(dǎo)電層422可施加到變形表面412上。導(dǎo)電層可為(例如)噴涂或蒸涂到表面412上的金屬(如銀等)層?;罨墒贡砻?12變回微結(jié)構(gòu)化形狀,如圖5c所示。這種改變可破壞導(dǎo)電層422(即,造成導(dǎo)電層中的中斷),從而使得導(dǎo)電層422的第一部分422a被設(shè)置凹陷414的頂部附近,而第二部分422b則被設(shè)置在凹陷414中??扇芜x地,可移除第一部分422a(或在其它實施例中,第二部分422b)。圖6a-6d示出改變另一種制品510的表面形狀的另一種實例方法。制品510可具有表面512,該表面具有大致為平面的預(yù)設(shè)形狀,如圖6a所示??墒贡砻?12變形以限定多個凸起524,如圖6b所示。在此實施例中,將凸起524中的一些從表面512移除。表面512的該改變部分(在圖6c中以參考號512'表示)的形狀與表面512上其余的未改變部分的變形22的形狀不同?;罨贡砻?12的未改變部分變回平面的預(yù)設(shè)形狀,如圖6d所示。然而,表面512的改變部分也發(fā)生變化并限定負(fù)表面512',該負(fù)表面對應(yīng)于被移除的表面512的"負(fù)"的或相反的形狀。該方法可以是理想的,因為(例如)它可在制品510中形成難于進(jìn)行機(jī)械加工的結(jié)構(gòu)。在一些其它實施例中,可利用圖6a-6b所示的方法的改變形式。現(xiàn)在參見圖7a-7e,其中示出另一種改變制品610的形狀的方法。在此實例實施例中,制品610包括具有多個凸起624的表面612,如圖7a所示??墒雇蛊?24中的一些變平,如圖7b所示。因此,可在表面612中的凸起624變平的區(qū)域處形成改變的表面612',如圖7c所示。在此實例中,以每隔一個凸起的方式將凸起624變平。此時,(例如)可實施附加步驟以移除表面612的某些部分。例如,可在整個凸起624上切割出多個行626,如圖7d所示?;罨苫謴?fù)制品610的形狀,使得表面612包括多個未改變的凸起624(即其中沒有切割出行626)和多個凸起624,(其包括在整個凸起上切割出的行626),如圖7e所示。圖8a-8d示出改變另一種制品710的表面形狀的另一種實例方法。制品710可包括具有表面712的印刷板,該表面具有多個凹陷714的預(yù)設(shè)形狀,如圖8a所示??墒贡砻?12變形為(例如)平坦的構(gòu)型,如圖8b所示?;罨墒贡砻?12變回預(yù)設(shè)形狀。在此實施例中,活化可僅沿著表面712的一部分發(fā)生,如圖8c所示。例如,這可以通過對表面712的所需部分進(jìn)行選擇性加熱來進(jìn)行,該部分可用于印刷。油墨或著色劑728可施加到表面712和制品710的可用于印刷的這些選擇的部分上。使用后,制品710可被熱恢復(fù),從而使得表面712再次具有(例如)可包括凹陷714的預(yù)設(shè)形狀,如圖8d所示。為了循環(huán)或再利用制品710,熱恢復(fù)可包括"再次澆鑄"(即第二次澆鑄限定表面712的液態(tài)聚合物前體)制品710以及"再次變形"和"再次活化"。圖9a-9e示出改變另一種制品910的表面形狀的另一種實例方法。制品910可包括安全牌照組件。制品910可包括預(yù)設(shè)形狀具有回射特性的表面912,如圖9a所示。回射特性可通過在表面912中形成立體角來形成。可將制品910變平(從而破壞回射特性)并附接到牌照930上,如圖9b所示。繼而(例如)可用粘合劑934將該結(jié)構(gòu)粘附到牌照安裝板932上,如圖9C所示??蛇x擇性地對制品910的某些部分進(jìn)行加熱以選擇性地恢復(fù)回射圖案936,如圖9d所示。任何通過施加熱量(或溶劑或任何其它合適的刺激)來從安裝板932上分離牌照930的嘗試都將導(dǎo)致表面912完全恢復(fù),如圖9e所示。這將破壞牌照的功能。能夠理解,可以采用類似的方法,其中表面912是平坦的,并且使其選擇性地變形以具有回射特性。在這些實施例中,可選擇性地破壞回射特性以在牌照930上產(chǎn)生特殊圖像。圖10a-10b示出改變另一種制品1010的表面形狀的另一種實例方法。制品1010可包括傳感器。在此實施例中,制品1010可包括表面1012,該表面具有限定于其中的微結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)可包括(例如)多個行或凹陷1014。此構(gòu)型可為表面1012的預(yù)設(shè)形狀。可使表面1012變形為(例如)基本上平坦的變形的形狀。例如在制品1010相對側(cè)面(在圖10b中表示為制品1010')上的第二表面1012,可具有基本上平坦的預(yù)設(shè)形狀,可使該預(yù)設(shè)形狀變形以具有包括或限定其中的六邊形圖案的微結(jié)構(gòu)?;罨赏瑫r恢復(fù)表面1012/1012'。例如,表面1012可變回預(yù)設(shè)形狀(參見圖10a)并且相對表面1012'可變回基本上平坦的形狀。在此實施例中,活化可包括向表面1012禾n/或表面1012'中的一者或兩者施加熱量、或使表面1012和/或表面1012'中的一者或兩者暴露于溶劑或溶劑蒸氣。例如,表面1012/1012'可暴露于熱并恢復(fù)其形狀。作為另外一種選擇,表面1012/1012'可暴露于溶劑或溶劑蒸氣。后一個實施例可使制品1010用作可"聞到"溶劑的傳感器。例如,為了觀察到傳感器已聞到特定的溶劑,使用者可在視覺上觀察制品1010的形狀變化(其一側(cè)或兩側(cè)的形狀變化)。圖10a-10b除了示出制品1010可用作傳感器之外,還表明具有預(yù)設(shè)形狀的表面可形成于制品的多個側(cè)面上。例如,圖10a-10b示出制品1010的表面1012具有包括微結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)形狀,而表面1012'則具有大致為平面的預(yù)設(shè)形狀。在這些實施例或具有相同精神的實施例中,可使表面1012/1012'中的一者或兩者變形。例如,可使表面1012變平,而可使表面1012'變形以具有微結(jié)構(gòu)。因此,制品1010可被視為具有帶微結(jié)構(gòu)的第二表面1012,。能夠理解,作為另外一種選擇,第二表面1012,可具有包括圖10b所示微結(jié)構(gòu)在內(nèi)的預(yù)設(shè)形狀,并且可使它變形以具有另一種形24狀。此外,可沿制品1010的任何區(qū)域限定第二表面1012'(或具有預(yù)設(shè)形狀的其它表面),無需僅限于與表面1012相對的表面。不論表面1012/1012'的構(gòu)型如何,活化均使表面1012/1012'變回其預(yù)設(shè)形狀。應(yīng)當(dāng)理解,構(gòu)思中的其它制品具有多個有預(yù)設(shè)形狀的表面(包括多個平坦的表面和/或多個具有微結(jié)構(gòu)的表面)。此外,在構(gòu)思的其它實施例中,一個或多個表面具有在其中形成的微結(jié)構(gòu),并且可使這些表面中的一者或多者變形以具有不同的微結(jié)構(gòu)。實例這些實例僅僅是用于示例性目的,并且無意于限制所附權(quán)利要求的范圍。除非另外指明,實施例中的所有份數(shù)、百分比、比率等和其余的規(guī)格均為按重量計。除非另外指明,否則所用的溶劑和其它試劑均購自威斯康星州密爾沃基的西格瑪奧爾德里奇化學(xué)公司(Sigma-AldrichChemicalCompany;Milwaukee,Wisconsin)??s寫表縮寫或商品名描述5KMAUS甲基丙烯酰氧基脲硅氧垸,由5K的PDMS二胺制備的雙官能化有機(jī)硅丙烯酸酯,其制備方法如美國專利No.5,514,730第14欄中關(guān)于35KMAUS的描述,使用5,000g/摩爾PDMS二胺代替35,000g/摩爾PDMS二胺。PDMS聚二甲基硅氧垸DAROCUR1173光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-卜酮,得自CibaSpecialtyChemicals,Hawthorne,NY。PET聚對苯二甲酸乙二醇酯的未涂底漆的聚酯薄膜,其厚度為50微米或125微米。5KMeStUSa-甲基苯乙烯基脲硅氧烷,由5K的PDMS二胺制備的雙官能化有機(jī)硅a-甲基苯乙烯,其制備方法如美國專利No.5,514,730第14欄中關(guān)于35KMeStUS的描述,使用5,000g/摩爾PDMS二胺代替35,000g/摩爾PDMS二胺。5KACMAS丙烯酰胺基酰氨基硅氧烷,由5K的PDMS二胺制備的雙官能化有機(jī)硅丙烯酰胺,其制備方法如美國專利No.5,514,730第14欄中關(guān)于35KACMAS的描述,使用5,000g/摩爾PDMS二胺代替35,000g/摩爾PDMS二胺。50KMAUS甲基丙烯酰氧基脲硅氧烷,由50K的TOMS二胺制備的雙官能化有機(jī)硅丙烯酸酯,其制備方法如美國專利No.5,514,730第14欄中對35KMAUS的描述,使用50,000g/摩爾PDMS二胺代替35,000g/摩爾PDMS二胺。50KMeStUSa-甲基苯乙烯基脲硅氧垸,由50K的PDMS二胺制備的雙官能化有機(jī)硅a-甲基苯乙烯,其制備方法如美國專利No.5,514,730第14欄中關(guān)于35KMeStUS的描述,使用50,000g/摩爾PDMS二胺代替35,000g/摩爾PDMS二胺。50KACMAS丙烯酰胺基酰氨基硅氧烷,由50K的P函S二胺制備的雙官能化有機(jī)硅丙烯酰胺,其制備方法如美國專利No.5,514,730第14欄中關(guān)于35KACMAS的描述,使用50,000g/摩爾PDMS二胺代替35,000g/摩爾PDMS二胺。水性PSA固體含量為40%的丙烯酸酯聚合物分散體。實例1將40份5KMAUS溶解于60份IBA中的固化性前體溶液(包含0.5重量%的DAROCUR1173)傾倒在第一工具上,所述工具為放置在玻璃板表面上的非結(jié)構(gòu)化的PET薄膜。第一工具以3毫米厚的適形的粘合劑薄膜作為邊界,該粘合劑薄膜用作固化性粘合劑前體的障礙物,并且用作控制固化的薄膜的厚度的墊片。用覆蓋片(非結(jié)構(gòu)化的UV透過性薄膜)覆蓋固化性前體的液體層,并且通過以下方法將多余的流體擠出將剛性玻璃板放置在該覆蓋片上并且擠壓所形成的夾層構(gòu)造物,直到玻璃板接觸到墊片為止。將夾層構(gòu)造物暴露于透過覆蓋片的低強(qiáng)度UV光10-15分鐘。所得固化的薄膜(板)具有從第一工具和從覆蓋片(第二工具)復(fù)制而得的兩個表面,然后將該薄膜從第一工具和覆蓋片上移除。修剪基板的邊緣。實例2在加熱/加壓(在ll(TC下加熱10分鐘、在4.1百萬帕斯卡(600lbs/in2)的條件下預(yù)壓10分鐘、在30百萬帕斯卡(2ton/in2)高壓下壓加10分鐘)的條件下,在金屬工具的結(jié)構(gòu)化表面和拋光鋼板上擠壓實例1中制備的板,從而使板發(fā)生變形,并且對該板進(jìn)行淬火(25分鐘,直至溫度降至60。C為止)。部分復(fù)制了工具的結(jié)構(gòu)毫米級尺寸的斜三角棱柱陣列,所復(fù)制的結(jié)構(gòu)約為棱錐高度的60-70%。實例3在加熱板上將實例2中制備的部分薄膜加熱到約ll(TC。暴露于熱的區(qū)域變得基本上平坦,并且一些壓印的微結(jié)構(gòu)的痕跡仍清晰可見。實例4如實例2中所描述的方法制備形狀記憶基板。對樣品的一部分進(jìn)行二次處理,刮掉其臨時性表面特征,如圖6c所示。將樣品加熱到12(TC時,刮掉材料的樣品部分顯示出圓形腔體,該圓形腔體具有對應(yīng)于所刮掉的元件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。實例5如實例1中所描述的方法制備形狀記憶基板,不同的是第一工具為具有矩形槽(底部為200微米、頂部為100微米、高為200微米)線性陣列的微結(jié)構(gòu)化薄膜、并且使用了1毫米的墊片。在如實例2中所描述的條件下使樣品在兩個拋光鋼板間變平,不同的是使用了平的工具。用金屬銀粉漆對一部分薄膜進(jìn)行噴灑以形成金屬銀薄層。使用Fluke87IIIRMS萬用表(Fluke87IIIRMSMultimeter)檢查樣品的電導(dǎo)率(x向和y向?qū)щ娦?,其與電極位置無關(guān)。將樣品的一部分在加熱板上加熱到120°C,以恢復(fù)表面的初始形狀。再次檢查樣品的電導(dǎo)率。雖然樣品沿通道的電導(dǎo)率保持不變,但在橫向的傳導(dǎo)性則基本上被破壞和/或中斷,如圖5c所示。實例6如實例1中所描述的方法制備形狀記憶基板,不同的是第一工具為具有如實例2中所描述的結(jié)構(gòu)化表面的金屬工具。隨后,在實例2所描述的條件下,使具有明顯宏觀特征的基板在兩個拋光鋼板間經(jīng)受加熱和加壓,不同的是使用了平的工具?;遄兊没旧掀教?,棱錐部分變平并且部分彎曲。通過選擇性地聚焦日光并使其穿過透鏡射到一些棱錐上而恢復(fù)部分初始結(jié)構(gòu)。實例7在整個制造、變形和恢復(fù)階段中對形狀記憶基板進(jìn)行測試。如實例1中所描述的方法制備樣品,不同的是第一工具為如美國專利No.5,706,132中所描述的、具有一系列立體角的金屬工具。棱錐的高度為87微米(3.5密耳)。使用的墊片為125微米。在樣品保持在平坦的PET覆蓋件上的同時,將其從第一工具上移除。使用回射檢查器對樣品進(jìn)行分析時,其顯示出回射性(樣品"制造"階段)。在實例2所描述的條件下使樣品的一部分在兩個拋光鋼板間變平,不同的是工具為平的。值得注意的是,雖然棱錐的高度降低,但卻保持了變平的微觀特征物的棱錐形狀(樣品"變形"階段)。樣品在回射檢查器中未顯示回射性。將樣品的一部分加熱到12(TC,這會恢復(fù)棱錐的初始形狀和樣品的回射性(樣品"恢復(fù)"階段)。實例8-13如實例7所述對一系列樣品進(jìn)行制造、變形和恢復(fù),不同的是使用了固化性前體的不同組合物(包含單體1、IBA禾PDAR0CUR1173),如表1所示。測試結(jié)果在表2中示出。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>實例14如實例1中所描述的方法制備形狀記憶基板,不同的是使用了125微米的墊片。通過在金屬工具間擠壓樣品使基板的一個表面變形,以形成對應(yīng)的微腔體陣列,該金屬工具具有規(guī)則排列的正方形柱(底部為150微米、頂部為150微米、高為50微米)。用水性PSA涂布基板。在25。C下24小時來干燥水分后,薄膜包含分布在微結(jié)構(gòu)凹處的PSA,并且未顯示出粘性/顯示出較少的粘性。將樣品的一部分在加熱板上加熱到12(TC,使基板恢復(fù)至初始平面度,并且通過在如圖2d所示的表面上暴露PSA層而使樣品發(fā)粘o實例15如實例1中所描述的方法制備形狀記憶基板,不同的是使用了1毫米的墊片。通過在金屬工具間擠壓樣品使基板的一個表面變形,以形成可見的腔體陣列,該金屬工具具有三角形柱(深420微米)陣列。使基板充滿有色水性流體以填充腔體。將有機(jī)硅壓敏粘合劑條帶(如美國專利No.6,569,521的實例28中所述)層合到基板上以密封填充有流體的腔體。當(dāng)將基板加熱至12(TC時,基板恢復(fù)其初始形狀,并且向?qū)雍系臈l帶施加壓力,從而使條帶也發(fā)生變形,并且使粘合劑邊緣密封破裂。實例16如實例1中所描述的方法制備形狀記憶基板,不同的是第一工具為具有規(guī)則排列的正方形腔體(底部為150微米、頂部為150微米、高為45微米)的金屬工具(該工具為實例14中用以使基板變形的工具的復(fù)制品),并且使用了1毫米的墊片,以形成對應(yīng)的微柱陣列。在如實例2中所描述的條件下使樣品在兩個拋光鋼板間變平。在加熱板上將該樣品加熱到120。C以恢復(fù)表面的初始結(jié)構(gòu)(柱)。所述柱能夠吸收轉(zhuǎn)印到紙張上的水性油黑歪。實例17如實例1中所描述的方法制備形狀記憶基板,不同的是使用了125微米的墊片。通過在金屬工具間擠壓樣品使基板的一個表面變形,以形成對應(yīng)的微腔體陣列,該金屬工具具有如實例14中所述的規(guī)則排列的正方形柱。將溶解于乙二醇中的一小滴染料(溴百里酚藍(lán)、鈉鹽)溶液沉積在薄膜表面上時,會自然地呈現(xiàn)出沿圖案線的清晰邊緣,并且溶劑基本上使"印刷"區(qū)域恢復(fù)其平面度,并且清晰可見的高濃度染料位于與其最初沉積的腔體排列對應(yīng)的位置處。實例18如實例1中所描述的方法制備形狀記憶基板,不同的是使用了125微米的墊片,并且第一工具為具有如實例14所述的正方形柱陣列的金屬工具。使用實例2中所描述的技術(shù)在兩個平坦表面間擠壓固化的樣品。將溶解于乙二醇中的一小滴染料(溴百里酚藍(lán)、鈉鹽)溶液沉積在薄膜表面上時,會自然地呈現(xiàn)出沿圖案線的清晰邊緣,并且溶劑基本上使"印刷"區(qū)域恢復(fù)成將油墨吸入腔體的微腔體形式。實例19如實例1中所描述的方法制備形狀記憶基板,不同的是使用了125微米的墊片。通過在用于實例16的金屬工具間擠壓樣品使固化的基板的一個表面變形。將一小滴染料(溴酚藍(lán)指示劑溶液)水溶液沉積在形狀記憶基板的微結(jié)構(gòu)化表面上并進(jìn)行擠壓。溶液主要地分布在柱之間的槽內(nèi),以及分布在具有一些較小微槽的柱的頂部上。當(dāng)暴露于加熱條件(12(TC)時,溶劑(水)被蒸發(fā)并且基板的第一表面的平面度基本上得以恢復(fù),從而在表面上留下染料的規(guī)則圖案。實例20如實例1中所描述的方法制備形狀記憶基板,不同的是使用了125微米的墊片。如實例2中所述,通過在金屬工具(其具有如美國專利No.5,706,132中所描述的立體角陣列,棱錐高度為87微米)間擠壓樣品使基板的一個表面變形。在塑料基板上形成粘合劑的邊界,并且將微結(jié)構(gòu)化的表面置于該邊界內(nèi)和該邊界上。當(dāng)微結(jié)構(gòu)化表面與粘合劑邊界接觸時,其回射性消失,但邊界內(nèi)的微結(jié)構(gòu)化表面仍保持回射。本發(fā)明不應(yīng)被視為限于上述的具體實例,而應(yīng)當(dāng)被理解為涵蓋所附權(quán)利要求書中明確闡述的本發(fā)明的所有方面。對于本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,一旦閱讀本說明書后,本發(fā)明適用的多種修改形式、等同工藝和多種結(jié)構(gòu)將是顯而易見的。權(quán)利要求1.一種用于改變制品的表面形狀的方法,包括以下步驟提供固化性液態(tài)聚合物前體;將所述前體澆鑄在具有第一表面結(jié)構(gòu)的第一工具組件上;固化所述前體,從而形成具有一個或多個表面的形狀記憶聚合物基板,所述一個或多個表面具有對應(yīng)于所述第一表面結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)形狀,所述基板包含形狀記憶聚合物;從所述第一工具組件上移除所述基板;使所述基板的所述一個或多個具有預(yù)設(shè)形狀的表面中的至少一者在具有第二表面結(jié)構(gòu)的第二工具組件上變形,從而在所述基板上形成變形表面,所述變形表面具有對應(yīng)于所述第二表面結(jié)構(gòu)的變形的形狀;其中所述變形步驟包括向所述基板施加熱量和壓力;其中所述第一表面結(jié)構(gòu)和所述第二表面結(jié)構(gòu)中的至少一者包括微結(jié)構(gòu);以及活化所述形狀記憶聚合物,從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述基板包括一個或多個附加的表面,并且其中所述變形步驟包括使所述一個或多個附加的表面中的至少一者變形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述第一表面結(jié)構(gòu)基本上為平面的,并且所述第二表面結(jié)構(gòu)包括所述微結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中所述變形表面包括多個凹陷。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,還包括將流體設(shè)置在所述凹陷中的步驟。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中所述流體包括粘合劑。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,還包括將薄膜設(shè)置在所述凹陷上的步驟。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,還包括從所述變形表面移除部分所述基板的步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟限定所述基板中的負(fù)表面,所述負(fù)表面對應(yīng)于從所述變形表面移除的部分所述基板。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中所述變形表面具有回射立體角結(jié)構(gòu)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟破壞所述回射立體角結(jié)構(gòu)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中所述基板包括牌照組件的一部分,并且所述方法還包括將所述基板附接到所述牌照組件的安裝板上的步驟。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟包括活化基本上整個所述基板中的所述形狀記憶聚合物。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟包括僅活化部分所述基板中的所述形狀記憶聚合物。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟包括加熱所述基板。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟包括向所述基板施加溶劑。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述第一表面結(jié)構(gòu)包括所述微結(jié)構(gòu),并且其中所述第二表面結(jié)構(gòu)基本上為平面的。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,其中所述基板包括背襯元件,并且所述方法還包括將所述背襯元件設(shè)置在粘合劑組件上的步驟,所述粘合劑組件包括粘合劑基板和設(shè)置在所述粘合劑基板上的自支承粘合劑。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,還包括將導(dǎo)電層設(shè)置在所述變形表面上的步驟。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中將導(dǎo)電層設(shè)置在所述變形表面上的所述步驟包括蒸涂或噴涂。21.根據(jù)權(quán)利要求i9所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟破壞所述導(dǎo)電層。22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,其中所述基板包括印刷板。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法,還包括在所述第一工具組件上再次澆鑄所述基板的步驟。24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,其中所述第一表面結(jié)構(gòu)具有回射立體角結(jié)構(gòu)。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟破壞所述回射立體角結(jié)構(gòu)。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法,其中所述基板包括牌照組件的一部分,并且所述方法還包括將所述變形基板附接到所述牌照組件的安裝板上的步驟。27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述形狀記憶聚合物包含共聚物網(wǎng)絡(luò),所述共聚物網(wǎng)絡(luò)包含自由基聚合性硅氧烷與至少一種(甲基)丙烯酸酯單體的反應(yīng)產(chǎn)物,所述自由基聚合性硅氧烷具有多于一個的官能化自由基聚合性基團(tuán),其中所述至少一種(甲基)丙烯酸酯單體在均聚化時會形成玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔融溫度或這兩者均大于約4(TC的均聚物。28.—種用于改變制品的表面形狀的方法,包括以下步驟提供固化性液態(tài)聚合物前體;將所述前體澆鑄在具有第一表面結(jié)構(gòu)的第一工具組件上;固化所述前體,從而形成具有一個或多個表面的形狀記憶聚合物基板,所述一個或多個表面具有對應(yīng)于所述第一表面結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)形狀,所述基板包含形狀記憶聚合物;從所述第一工具組件上移除所述基板;使所述基板的所述一個或多個具有預(yù)設(shè)形狀的表面中的至少一者在具有第二表面結(jié)構(gòu)的第二工具組件上變形,從而在所述基板上形成變形表面,所述變形表面具有對應(yīng)于所述第二表面結(jié)構(gòu)的變形的形狀;其中所述變形步驟包括向所述基板施加熱量和壓力;其中所述第一表面結(jié)構(gòu)和所述第二表面結(jié)構(gòu)中的至少一者包括微結(jié)構(gòu);其中所述變形表面包括第一部分和第二部分;從所述變形表面移除所述基板的所述第一部分;以及活化所述形狀記憶聚合物,從而使所述變形表面的所述第二部分從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面的所述第二部分從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟限定所述基板的所述第一部分中的負(fù)表面。30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法,其中所述形狀記憶聚合物包含共聚物網(wǎng)絡(luò),所述共聚物網(wǎng)絡(luò)包含自由基聚合性硅氧焼與至少一種(甲基)丙烯酸酯單體的反應(yīng)產(chǎn)物,所述自由基聚合性硅氧烷具有多于一個的官能化自由基聚合性基團(tuán),其中所述至少一種(甲基)丙烯酸酯單體在均聚化時會形成玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔融溫度或這兩者均大于約4(TC的均聚物。31.—種用于改變制品的表面形狀的方法,包括以下步驟提供固化性液態(tài)聚合物前體;將所述前體澆鑄在具有第一表面結(jié)構(gòu)的第一工具組件上;固化所述前體,從而形成具有一個或多個表面的形狀記憶聚合物基板,所述一個或多個表面具有對應(yīng)于所述第一表面結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)形狀,所述基板包含形狀記憶聚合物;從所述第一工具組件上移除所述基板;使所述基板的所述一個或多個具有預(yù)設(shè)形狀的表面中的至少一者在具有第二表面結(jié)構(gòu)的第二工具組件上變形,從而在所述基板上形成變形表面,所述變形表面具有對應(yīng)于所述第二表面結(jié)構(gòu)的變形的形狀;其中所述變形步驟包括向所述基板施加熱量和壓力;其中所述第一表面結(jié)構(gòu)和所述第二表面結(jié)構(gòu)中的至少一者包括微結(jié)構(gòu);將薄膜設(shè)置在所述變形表面上;以及活化所述形狀記憶聚合物,從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法,還包括將流體設(shè)置在所述變形表面附近的步驟。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法,其中將薄膜設(shè)置在所述變形表面上的所述步驟包括將所述薄膜設(shè)置在所述流體上。34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法,其中所述薄膜包括導(dǎo)電層。35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法,其中活化所述形狀記憶聚合物從而使所述變形表面從所述變形的形狀變回所述預(yù)設(shè)形狀的所述步驟破壞所述導(dǎo)電層。36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法,還包括將粘合劑設(shè)置在所述薄膜上的步驟。37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法,其中所述形狀記憶聚合物包含共聚物網(wǎng)絡(luò),所述共聚物網(wǎng)絡(luò)包含自由基聚合性硅氧烷與至少一種(甲基)丙烯酸酯單體的反應(yīng)產(chǎn)物,所述自由基聚合性硅氧烷具有多于一個的官能化自由基聚合性基團(tuán),其中所述至少一種(甲基)丙烯酸酯單體在均聚化時會形成玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔融溫度或這兩者均大于約4(TC的均聚物。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于改變制品的表面形狀的方法。所述方法可包括提供液態(tài)聚合物前體;將所述前體澆鑄在第一工具組件上;固化所述前體,從而形成形狀記憶聚合物基板;使所述基板的一個或多個表面變形;以及活化所述形狀記憶聚合物,從而使所述基板的所述變形表面從變形的形狀變回預(yù)設(shè)形狀。文檔編號B29C59/02GK101489762SQ200780027463公開日2009年7月22日申請日期2007年7月19日優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日發(fā)明者奧德蕾·A·舍曼,威廉·J·布賴恩,張海燕,文迪·J·溫克勒,杰弗里·M·奧洛夫松,米奇斯瓦夫·H·馬祖雷克,羅伯特·K·加烏凱維奇,詹姆斯·R·斯塔基申請人:3M創(chuàng)新有限公司