一種基于皺紋模板轉(zhuǎn)移的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種關(guān)于皺紋模板轉(zhuǎn)移的方法，它是結(jié)合了微接觸印刷技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)在PDMS柔性基底上轉(zhuǎn)移，首先是，通過(guò)拉伸、氧等離子體處理，一步法成功的制備PDMS皺紋模板，然后將PDMS皺紋模板在0.01～0.1mol/L的NaOH溶液中浸泡60min，其目的是為了使PDMS皺紋表面具有充分的親水集團(tuán)(-OH)，然后進(jìn)行干燥，再與親水性的PDMS基底(紫外臭氧處理5min)充分接觸，在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，70℃-80℃加熱30-60min，最后去除模板，在基底上就留下了一定的微圖案。這種方法得到微圖案，簡(jiǎn)單方便。與之前的轉(zhuǎn)移方法相比較，能夠?qū)崿F(xiàn)模板較大面積的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移形貌比較完好，缺陷較少。
【專利說(shuō)明】一種基于皺紋模板轉(zhuǎn)移的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)，更具體地說(shuō)，是PDMS(聚二甲基硅氧烷)薄膜的轉(zhuǎn)移技術(shù)，涉及一種關(guān)于PDMS皺紋模板的轉(zhuǎn)移方法。

【背景技術(shù)】
[0002]微接觸印刷是軟印刷技術(shù)之一，它是以制備好的模板作為媒介，以大分子或者墨水作為中間物質(zhì)，根據(jù)這種大分子或者墨水對(duì)基底和模板的粘附力的不同，實(shí)現(xiàn)墨水或者大分子在基底上有規(guī)則性的排列。微接觸印刷的步驟如圖所示。雖然微接觸印刷操作簡(jiǎn)單、實(shí)用，但是也存在一些問(wèn)題，比如說(shuō)墨水對(duì)彈性模帶來(lái)的溶脹作用，以及PDMS印章模板的疏水性等。由于模板印章尺寸的限制，可能在接觸的過(guò)程中，還會(huì)帶來(lái)塌陷等模板變形的問(wèn)題，從而影響基底上獲得的微接觸印刷的形貌。隨著微接觸印刷在生物醫(yī)療方面的廣泛應(yīng)用，蛋白質(zhì)、有機(jī)高分子越來(lái)越多的被作為轉(zhuǎn)移的對(duì)象，同樣也拓展了基底的范圍。
[0003]Childs和Nuzzo基于上述界面化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理,在2005年發(fā)明了另一種軟印刷技術(shù)一貼花轉(zhuǎn)移印刷(簡(jiǎn)稱DTL)，貼花轉(zhuǎn)移印刷是一種把模板上的圖案轉(zhuǎn)移到基底上的技術(shù)，這種技術(shù)分為兩種方法，一是應(yīng)力失效；這個(gè)方法是通過(guò)模板和基底接觸在界面形成的化學(xué)鍵，然后揭開(kāi)模板，最后將模板上的圖案留在基底上；另一種是選擇性的圖案釋放，這個(gè)技術(shù)是，在有圖案的模板上，旋涂PDMS通過(guò)處理制造出一個(gè)非粘結(jié)性的表面，之后與基底接觸反應(yīng)，最后就把圖案留在了基底上。前者是基于親水性的模板和基底，當(dāng)二者在一定溫度下接觸一段時(shí)間后，界面之間的親水基團(tuán)-0H發(fā)生聚合，脫去水分子形成-S1-0-S1-，最后把模板去除掉，就在基底上留下了一定的圖案。
[0004]但是對(duì)于微接觸印刷和貼花轉(zhuǎn)移技術(shù)，模板的應(yīng)用范圍大多都是通過(guò)光刻制成的規(guī)整、平面的模板，雖然已有平面的模板在曲面的基底上的轉(zhuǎn)移，Child等人將貼花轉(zhuǎn)移技術(shù)擴(kuò)展到了平面的模板在曲面的玻璃基底上進(jìn)行轉(zhuǎn)移，但是獲得的形貌仍然需要進(jìn)行后處理，過(guò)程復(fù)雜，不易制得。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于皺紋模板轉(zhuǎn)移的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中模板轉(zhuǎn)移過(guò)程復(fù)雜，不易制得的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明通過(guò)以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]—種基于皺紋模板轉(zhuǎn)移的方法，包括以下步驟:
[0008](1)通過(guò)拉伸、氧等離子體處理，一步法制備PDMS皺紋模板；
[0009](2)將PDMS皺紋模板在0.01?0.lmol/L的NaOH溶液中浸泡，使PDMS皺紋表面具有充分的親水集團(tuán)；
[0010](3)將皺紋模板取出干燥，與親水性PDMS基底接觸，在70?80°C下，加熱30?60min，得到了柔性基底上的微圖案形貌。
[0011]所述步驟⑴拉伸、氧等離子體處理是指將PDMS彈性體薄膜拉伸10%，經(jīng)過(guò)氧等離子體處理15min，最后緩慢回縮至未拉伸的狀態(tài)。
[0012]所述步驟⑵NaOH溶液中浸泡時(shí)間為60min。
[0013]所述步驟(3)親水性PDMS基底是指將PDMS基底用紫外臭氧處理5min，在PDMS表面形成一定的親水性。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的制備方法與之前的轉(zhuǎn)移方法相比較，能夠?qū)崿F(xiàn)模板較大面積的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移形貌比較完好，缺陷較少。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1NaOH濃度對(duì)PDMS皺紋模板形貌的影響的光學(xué)顯微鏡圖(實(shí)施例1?4);
[0016]圖2PDMS基底上轉(zhuǎn)移的光學(xué)顯微鏡圖(實(shí)施例1?4);
[0017]圖3溫度對(duì)PDMS皺紋模板轉(zhuǎn)移影響的光學(xué)顯微鏡圖(實(shí)施例5?7)。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]第一步:PDMS皺紋模板的制備
[0020]將PDMS預(yù)聚體與交聯(lián)劑按質(zhì)量比為10:1混合，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?，倒入特定器皿中。混合好的預(yù)聚合物中有小氣泡，需通過(guò)循環(huán)水式多用真空泵來(lái)脫氣一段時(shí)間。脫氣完成后，將其放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行固化處理。將制備好的PDMS彈性薄膜，切成5cm*lcm的長(zhǎng)方形長(zhǎng)條，然后采用自制的一般拉伸臺(tái)，將PDMS彈性體薄膜拉伸10% (5cm?5.5cm),經(jīng)過(guò)氧等離子體處理15min，最后緩慢回縮至未拉伸的狀態(tài)，切成lcm*lcm的正方形備用。[0021 ] 第二步:PDMS皺紋模板的NaOH溶液浸泡
[0022]采用不同濃度的NaOH溶液浸泡，觀察皺紋模板在浸泡前后的變化。
[0023]第三步:PDMS皺紋模板在PDMS基底上的轉(zhuǎn)移
[0024]將干燥好的PDMS皺紋模板與親水性的PDMS基底接觸，在70°C，80°C，135°C，200°C下進(jìn)行加熱，在PDMS基底上得到了一定形貌的微圖案。
[0025]PDMS皺紋模板在NaOH溶液浸泡，經(jīng)過(guò)氧等離子體(0P)曝光處理回縮得到的皺紋模板是表面光滑的正弦形貌，在浸泡相同時(shí)間時(shí)，當(dāng)NaOH溶液濃度小于0.lmol/L的時(shí)候，模板正弦型的表面仍是光滑的，在光鏡下觀察，沒(méi)有粗糙的顆粒物質(zhì)；但當(dāng)濃度為lmol/L時(shí)，模板的由開(kāi)始光滑的表面開(kāi)始變得粗糙，在凹槽的地方有顆粒物質(zhì)生成，這是由于當(dāng)堿溶液濃度過(guò)大的時(shí)候，由于PDMS皺紋模板經(jīng)過(guò)氧等離子體處理后，在表面形成了類似于硅氧層的物質(zhì)，NaOH和PDMS表面的Si0x發(fā)生了反應(yīng)，生成了類似硅酸鹽的物質(zhì)，因此表面變得粗糙，甚至有顆粒狀的物質(zhì)。
[0026]NaOH濃度對(duì)轉(zhuǎn)移的影響，濃度為0時(shí)，在PDMS基底上轉(zhuǎn)移的圖案，邊緣不平滑；圖2(b)?⑷所示的光學(xué)顯微鏡圖片，即當(dāng)濃度在0.01?0.lmol/L的時(shí)候，基底上的形貌邊緣規(guī)整，形貌均一，基底上轉(zhuǎn)移的形貌基本沒(méi)差別；當(dāng)濃度為lmol/L時(shí)，模板已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生變形，該皺紋模板已經(jīng)不適宜再用作轉(zhuǎn)移，所以在基底上得到的形貌不均一。所以當(dāng)NaOH濃度在0.01?0.lmol/L時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)移的形貌沒(méi)有較大的影響。
[0027]在圖3(a)中，形貌較為規(guī)整，沒(méi)有發(fā)生變形和扭曲，雖然在狹窄的凹槽處，有些不規(guī)則的點(diǎn)狀，這可能是由于模板揭開(kāi)時(shí)撕扯留下的缺陷，但在宏觀上，PDMS基底仍保持著良好的彈性和柔性。在圖3(c)中，在135°C下加熱的樣品，在轉(zhuǎn)移的形貌的垂直方向上，有較多的橫向缺陷，在圖3(d)中，基底上的形貌發(fā)生變形和扭曲。在宏觀上，由于溫度升高，基底和模板柔性下降，揭開(kāi)模板的過(guò)程中，基底和模板容易發(fā)生斷裂。這是由于在高溫加熱時(shí)，未交聯(lián)的PDMS彈性體中的小分子，在較高的溫度下，重新發(fā)生聚合，從而導(dǎo)致PDMS基底以及模板的彈性模量增加，導(dǎo)致基底和模板的彈性以及柔性下降，以至于PDMS彈性體變脆，揭開(kāi)模板時(shí)，模板不容易保證完整，所以最佳的加熱溫度是70°C。
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0029]實(shí)施例1
[0030]稱取4.0gNaOH,加入100mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取0.lmL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到10mL,制得0.01mol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在70 °C下加熱30min，得到了柔性基底上的微圖案形貌。
[0031]實(shí)施例2
[0032]稱取4.0gNaOH,加入100mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取0.5mL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到10mL,制得0.05mol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在70 °C下加熱30min，得到了柔性基底上的微圖案形貌。
[0033]實(shí)施例3
[0034]稱取4.0gNaOH,加入100mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取lmL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到10mL，制得0.lmol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在70°C下加熱30min，得到了柔性基底上的微圖案形貌。
[0035]實(shí)施例4
[0036]稱取4.0gNaOH,加入100mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在70°C下加熱30min，得到了柔性基底上的微圖案形貌。
[0037]實(shí)施例5
[0038]稱取4.0gNaOH,加入100mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取lmL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到10mL，制得0.lmol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在80°C下加熱60min，得到了柔性基底上的微圖案形貌。
[0039]實(shí)施例6
[0040]稱取4.0gNaOH,加入100mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取lmL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到10mL，制得0.lmol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在135°C下加熱30min，得到了柔性基底上的微圖案形貌。
[0041]實(shí)施例7
[0042]稱取4.0gNaOH,加入100mL去離子水，攪拌均勻，配置成lmol/L的NaOH溶液。量取lmL的lmol/L的NaOH溶液，加去離子水稀釋到10mL，制得0.lmol/L的NaOH溶液。然后將PDMS皺紋模板浸泡在NaOH溶液中，然后再將模板取出干燥，與親水性基底接觸，在200°C下加熱30min，得到了柔性基底上的微圖案形貌。
[0043]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明專利并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明專利的啟示下，在不脫離本發(fā)明專利宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于皺紋模板轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)通過(guò)拉伸、氧等離子體處理，一步法制備PDMS皺紋模板； (2)將PDMS皺紋模板在0.0l?0.lmol/L的NaOH溶液中浸泡，使PDMS皺紋表面具有充分的親水集團(tuán)； (3)將皺紋模板取出干燥，與親水性PDMS基底接觸，在70?80°C下，加熱30?60min，得到了柔性基底上的微圖案形貌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于皺紋模板轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于，所述步驟(I)拉伸、氧等離子體處理是指將PDMS彈性體薄膜拉伸10%，經(jīng)過(guò)氧等離子體處理15min，最后緩慢回縮至未拉伸的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于皺紋模板轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于，所述步驟(2)Na0H溶液中浸泡時(shí)間為60min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于皺紋模板轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于，所述步驟(3)親水性PDMS基底是指將PDMS基底用紫外臭氧處理5min，在PDMS表面形成一定的親水性。
【文檔編號(hào)】B41M5/382GK104401144SQ201410636629
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】魯從華, 田闖 申請(qǐng)人:天津大學(xué)