微结构软模板制备及其结构表征

摘要

纳米压印技术是新一代的微纳结构制造技术，该技术具有图案分辨率高、制造成本低、操作简单等优点。通过纳米压印技术制作仿生超疏水涂层材料是建筑涂层制造领域的一个重要研究方向。近年来，随着各国学者研究的不断深入，纳米压印技术已经成为未来最具工业化应用前景的微纳结构制造技术之一。其中，模板制备是纳米压印技术中的关键环节。传统硬模板具有分辨率高、化学稳定性好、机械强度高等优点，能够压印高分辨率的图案，但是硬模板只能在平面上进行压印，压印时必须保证模板和基底材料特别平整，否则就容易出现压印图案不清晰、局部压印效果不佳等情况，且压印面积小，不能实现大面积压印。而软模板因其柔软易弯曲特性，不仅能够实现大面积结构复制，还能在曲面上进行压印。基于国内外最新研究进展，本学位论文采用实验的方法，研究了以不同材料为母模板制备聚二甲基硅氧烷软模板的成型效果，并以荷叶为母模板构建超疏水薄膜。
　　（1）通过实验的方法，采用无掩模光刻技术制作具有山东科技大学校徽图案的模板结构，该方法制作的模板分辨率高，制作简单，以该模板为母模板采用软模板复型技术制作聚二甲基硅氧烷软模板，并对结果进行讨论和分析。研究表明该方法制作的软模板结构可控、图案清晰。
　　（2）通过实验的方法，采用表面具有微纳结构的合成材料作为母模板，经软模板复型过程将图案转移到聚二甲基硅氧烷上，实验中采用的母模板材料为表面具有光栅结构的DVD-R光盘，经过转印，成功将图案转移到软模板表面。研究表明该方法制作的软模板图案清晰，能有效降低软模板制作成本。
　　（3）通过实验的方法，以自然界中具有特殊功能的动植物材料表面结构作为母模板，经过转印，将图案转移到聚二甲基硅氧烷上，实验中，以表面具有超疏水特性的荷叶表面结构作为母模板，成功在聚二甲基硅氧烷模板表面制得荷叶表面反结构。研究表明用该方法制备软模板方案可行且制得的模板表面具有母模板表面的一些特性。
　　（4）基于以自然界中材料为模板制作的软模板的优点，提出具有荷叶效应的复合软模板制备及其复型技术，以荷叶为模板，制备具有荷叶反结构的高拉伸模量复合软模板，通过纳米压印技术，将图案转移到紫外胶上，获得具有疏水性的紫外薄膜。研究表明与表面光滑的紫外薄膜相比，具有图案的紫外薄膜疏水性得到改善。

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摘 要

ABSTRACT

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Contents

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 纳米压印工艺

1.2.1纳米压印技术的分类

1.2.2 纳米压印模具的研究与发展

1.3 国内外研究现状

1.3.1 模板制备方法研究现状

1.4 本文的研究内容

2 基于光刻胶模板制备聚二甲基硅氧烷模板及其结构表征

2.1 引言

2.2 实验材料及仪器

2.3 聚二甲基硅氧烷模板制备

2.3.1光刻胶模板制备

2.3.2光刻胶模板制备

2.4 光刻胶模板及聚二甲基硅氧烷模板结构表征

2.5 本章小结

3 基于合成材料制备聚二甲基硅氧烷模板及其结构表征

3.1 引言

3.2 实验材料及仪器

3.3 聚二甲基硅氧烷模板制备

3.4 合成材料及聚二甲基硅氧烷模板结构表征

3.5 本章小结

4 基于天然材料制备聚二甲基硅氧烷模板及其结构表征

4.1 引言

4.1.1 植物超疏水表面

4.1.2 动物超疏水表面

4.2 实验材料及仪器

4.3 聚二甲基硅氧烷模板制备

4.3.1 母模板准备

4.3.2 聚二甲基硅氧烷模板制备

4.4 天然材料及聚二甲基硅氧烷模板结构表征

4.5 本章小结

5 基于荷叶为模板构建超疏水表面

5.1 引言

5.2 实验材料与仪器

5.3 具有荷叶反结构的复合模板制备

5.4 具有荷叶正结构的薄膜制备

5.5 结果讨论与分析

5.5.1 复合模板表面的微观结构

5.5.2 紫外光胶表面的微观结构

5.5.3 复合模板抗拉性

5.5.4 紫外光胶表面的浸润性

5.5.5 不同表面材料浸润性

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果和获奖情况

致 谢