專利名稱:一種聚二甲基硅氧烷彈性體選區(qū)皺紋化的方法
技術領域:
本發(fā)明涉及聚合物的微結構加工技術,具體涉及一種聚二甲基硅氧烷(PDMS)彈性體選區(qū)皺紋化的工藝方法。
背景技術:
在近幾年材料科學的研究領域中,利用聚合物材料可控合成微納米尺度的圖形結構是其中之一。它是由很多單體通過化學反應聚合而成的,其分子鏈的微納尺度特性、穩(wěn)定和容易控制的合成反應、簡單的操作流程等性能使其越來越成為微納制造領域中必不可少的材料,Quake在2000年在《science》上發(fā)表了一篇關于軟物質材料在微流體器件和微納制造等領域應用的綜述性文章,其中對聚合物材料進行了充分肯定,這表明聚合物材料在微納領域有著廣泛應用前景。目前基于聚合物的微結構加工技術以加工方式可歸類為兩種途徑一種是自上而下方法,即通過光刻技術、納米壓印技術、軟印刷技術、掃描探針加工技術等,在特征尺寸上將人類創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微小化,這種方法均采用宏觀的加工手段或設備制備出具有特定功能的微觀結構,如大規(guī)模集成電路;另一種是自下而上方法,是指以原子(團)、分子(團)、分子鏈等為基本單元,根據(jù)人們的設計思路構筑成具有特定功能的產(chǎn)品,這種方法通常是基于物理、化學等結構特性制備規(guī)則有序的微結構,比如自組裝技術。 目前的發(fā)展趨勢是將兩者有效結合起來,從而得到宏觀和微觀均規(guī)則有序的微結構。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足,提供一種方法,該方法選用了聚二甲基硅氧烷(PDMS)為基底,精細調控了 PDMS彈性體表面的微結構形貌,避免了使用昂貴的儀器、復雜的工藝條件。本發(fā)明通過下述技術方案予以實現(xiàn)一種聚二甲基硅氧烷彈性體表面硬質薄膜層選區(qū)皺紋化的制備方法,按照下述步驟予以實現(xiàn)(1)將聚二甲基硅氧烷預聚體與交聯(lián)劑按(10-20) 1的質量比混合,倒入器皿中,用玻璃棒充分攪拌(2)混合好的預聚合物中有小氣泡,需通過循環(huán)水式多用真空泵來進行脫氣,優(yōu)選時間為2個小時(3)脫氣完成后,將其放入恒溫鼓風干燥箱,將混合好的混合物放入60度-70度下,固化2小時-6小時即可(4)將固化好的聚二甲基硅氧烷膜剪切成lcmX5cm,將100目六方銅網(wǎng),100目四方銅網(wǎng),300目六方銅網(wǎng),300目四方銅網(wǎng)放在PDMS膜表面,用拉伸臺給予膜10% -30%拉伸率,在真空度200毫托下,進行等離子體處理20分鐘-30分鐘,處理完后,將銅網(wǎng)拿下,然后對拉伸的PDMS在相同的真空度下再處理10分鐘-20分鐘,處理完后,將PDMS膜釋放至自由狀態(tài),得到選區(qū)高級皺紋形貌。
本發(fā)明的技術方案中,所述步驟中,采用等離子體處理時,在聚二甲基硅氧烷表面層制備了一層很薄的SiOx硬質層,形成的這種軟硬復合體系,在上述實驗條件下,制備了選區(qū)皺紋結構。本發(fā)明的方法具有快速,簡便的特點,且具有良好的重復性,可大面積實現(xiàn)PDMS 表面皺紋化的制備。制備的褶皺形貌具有選區(qū)特點,尺寸可以達到微米級別。
圖1為本發(fā)明實施例1制備的PDMS選區(qū)皺紋結構的光學顯微鏡圖片。圖2為本發(fā)明實施例2制備的PDMS選區(qū)皺紋結構的光學顯微鏡圖片。圖3為本發(fā)明實施例3制備的PDMS選區(qū)皺紋結構的光學顯微鏡圖片。圖4為本發(fā)明實施例4制備的PDMS選區(qū)皺紋結構的光學顯微鏡圖片。
具體實施例方式下面結合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。選用德國Zeiss有限公司的Observer. Al熒光顯微鏡進行觀察,選用交聯(lián)劑為美國道康寧公司的交聯(lián)劑SYLGARD 184,選用的等離子體功率為中檔15w。實施例1:1.將PDMS預聚體與交聯(lián)劑按一定質量比20 1混合,倒入器皿中,用玻璃棒充分攪拌。2.混合好的預聚合物中有小氣泡,需通過循環(huán)水式多用真空泵來進行脫氣。脫氣時間本實驗中設定為2個小時。3.脫氣完成后,將其放入恒溫鼓風干燥箱,將混合好的混合物在60度下固化,固化6個小時。4.將固化好的PDMS膜剪切成lcmX5cm,將100目六方結構的銅網(wǎng)和100目四方結構的銅網(wǎng)放在PDMS膜表面,用拉伸臺給予膜20%的拉伸率,在真空度200毫托下,用 KQ-300E型超聲波清洗器進行等離子體處理30min,處理完后,將PDMS膜釋放至自由狀態(tài), 得到選區(qū)皺紋,其形貌見圖1。實施例2 1.將PDMS預聚體與交聯(lián)劑按一定質量比10 1混合,倒入器皿中,用玻璃棒充分攪拌。2.混合好的預聚合物中有小氣泡,需通過循環(huán)水式多用真空泵來進行脫氣。脫氣時間本實驗中設定為2個小時。3.脫氣完成后,將其放入恒溫鼓風干燥箱,將混合好的混合物在60度下固化,固化6個小時。4.將固化好的PDMS膜剪切成lcmX5cm,將300目六方結構的銅網(wǎng)和500目六方結構的銅網(wǎng)放在PDMS膜表面,用拉伸臺給予膜10%的拉伸率,在真空度200毫托下,用 KQ-300E型超聲波清洗器進行等離子體處理15min,處理完后,將PDMS膜釋放至自由狀態(tài), 得到選區(qū)皺紋,其形貌見圖2。實施例3
1.將PDMS預聚體與交聯(lián)劑按一定質量比10 1混合,倒入器皿中,用玻璃棒充分攪拌。2.混合好的預聚合物中有小氣泡,需通過循環(huán)水式多用真空泵來進行脫氣。脫氣時間本實驗中設定為2個小時。3.脫氣完成后,將其放入恒溫鼓風干燥箱,將混合好的混合物在60度下固化,固化6個小時。4.將固化好的PDMS膜剪切成IcmX5cm,將100目四方的銅網(wǎng)和300目四方的銅網(wǎng)放在PDMS膜表面,用拉伸臺給予膜10%的拉伸率,在真空度200毫托下,用KQ-300E型超聲波清洗器進行等離子體25min,處理完后,將銅網(wǎng)拿下,然后對拉伸的PDMS在相同的真空度下再處理5min,處理完后,將PDMS膜釋放至自由狀態(tài),得到選區(qū)高級皺紋形貌,其形貌見圖3。實施例4 1.將PDMS預聚體與交聯(lián)劑按一定質量比10 1混合,倒入器皿中,用玻璃棒充分攪拌。2.混合好的預聚合物中有小氣泡,需通過循環(huán)水式多用真空泵來進行脫氣。脫氣時間本實驗中設定為2個小時。3.脫氣完成后,將其放入恒溫鼓風干燥箱,將混合好的混合物在70度下固化,固化2個小時。4.將固化好的PDMS膜剪切成IcmX 5cm,將300目六方的銅網(wǎng)放在PDMS膜表面, 用拉伸臺給予膜30 %的拉伸率,在真空度200毫托下,用KQ-300E型超聲波清洗器進行等離子體20min,處理完后,將銅網(wǎng)拿下,然后對拉伸的PDMS在相同的真空度下再處理IOmin,處理完后,將PDMS膜釋放至自由狀態(tài),得到選區(qū)高級皺紋形貌,其形貌見圖4。以上對本發(fā)明做了示例性的描述,應該說明的是,在不脫離本發(fā)明的核心的情況下,任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種聚二甲基硅氧烷彈性體表面硬質薄膜層選區(qū)皺紋化的制備方法,其特征在于, 按照下述步驟進行(1)將聚二甲基硅氧烷預聚體與交聯(lián)劑按(10-20) 1的質量比混合,倒入器皿中,用玻璃棒充分攪拌(2)混合好的預聚合物中有小氣泡,需通過循環(huán)水式多用真空泵來進行脫氣,優(yōu)選時間為2個小時(3)脫氣完成后,將其放入恒溫鼓風干燥箱,將混合好的混合物放入60度-70度下,固化2小時-6小時即可(4)將固化好的聚二甲基硅氧烷膜剪切成lcmX5cm,將100目六方銅網(wǎng),100目四方銅網(wǎng),300目六方銅網(wǎng),300目四方銅網(wǎng)放在PDMS膜表面,用拉伸臺給予膜10%-30%拉伸率, 在真空度200毫托下,進行等離子體處理20分鐘-30分鐘,處理完后,將銅網(wǎng)拿下,然后對拉伸的PDMS在相同的真空度下再處理10分鐘-20分鐘,處理完后,將PDMS膜釋放至自由狀態(tài),得到選區(qū)高級皺紋形貌。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚二甲基硅氧烷彈性體表面硬質薄膜層選區(qū)皺紋化的制備方法,其特征在于,所述步驟中,采用等離子體處理時,在聚二甲基硅氧烷表面層制備了一層很薄的SiOx硬質層,形成的這種軟硬復合體系,在上述實驗條件下,制備了選區(qū)皺紋結構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚二甲基硅氧烷彈性體表面硬質薄膜層制備及其選區(qū)皺紋化的工藝制備方法,利用PDMS為膜材,通過不同規(guī)格銅網(wǎng)的覆蓋選擇性等離子體曝光,使得在PDMS表面處理層變?yōu)镾iOx硬質層,在外界刺激下,形成選區(qū)皺紋。本發(fā)明的方法具有快速,簡單的特點,避免了使用昂貴的儀器、復雜的工藝條件和苛刻的實驗參數(shù),精細調控了PDMS彈性體表面的微結構形貌。
文檔編號B81C1/00GK102491254SQ20111041584
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者楊揚, 魯從華 申請人:天津大學