外文翻译-使用冲压转移工艺的直接制造模式与微孔表面上的疏水性纳米结构的PDMS模具

使用冲压转移工艺的直接制造模式与微孔表面上的疏水性纳米结构的 具 摘要：转印冲压工艺近年来被用来制造薄膜图案。由于模具和油墨的材料的特性，在模具的空腔和底层上的剩余层上的残留油墨仍然是一个问题。为了解决这个问题，我们提出了一种在模具微观结构的空腔上制造疏水性纳米结构的概念，可以有效地减少在涂层过程中存在于模具空腔上的凹陷。首先，在阳极氧化铝（ 制造周期性纳米孔。第二， 后，通过将纳米结构的 分突出到模具的微孔中，形成突出的凸起微结构的阵列。之后，从压花 膜铸造聚二甲基硅氧烷（ 具。纳米结构在 具的微腔上的接触角约为 145。使用该 具，使用转印冲压工艺，在聚对苯二甲酸乙二醇酯（ 材上成功地转移没有残留层的微图案。 1、介绍 微接触印刷（ 1和纳米接触印刷（ n 2已经开发出来，以便直接制造没有残留层的微结构。通过这些方法可以将聚二甲基硅氧烷（ 具上微观结构的浮雕特征的油墨图案转移到底物上。还提出了一种转印印刷工艺，用于制造 于有机薄膜晶体管的应用 3,4。该过程主要依赖于转移界面，油墨 /模具和油墨 /基材的不同粘合力 ，从模具的浮雕特征到基底的转印图案。需要 且可以在一步中转移模式。在理想情况下。如图 1（ a）所示，转印冲压工艺可以直接从冲压模具转移微图案，而没有残留层。但是在实际情况下。如图 1（ b）所示，油墨通常在旋涂时存在于模具结构的空腔中，并且在后续步骤中引起大量的残留层。这是因为在冲压步骤中压力使模具变形，导致屋顶塌陷（参见图 1） 2（ a）。为了解决屋顶塌陷，许多模具设计和制造具有高纵横比。然而，高纵横比的 具有其他缺陷，如屈曲或侧向塌陷 5，如图 1所示。 2（ b）和（ c）分别导 致转印冲压工艺失败。 为了改善这些问题，我们提出了一种制备低纵横比的模具的新方法，但通过控制微腔表面的润湿现象，能够不残留层的传输模式。固体表面润湿现象近年来已经得到广泛的研究。在理论领域和实验 6,7中已经研究了诸如莲花之类的超疏水材料，它们可用于微流体，自清洁涂层，散热板等。许多方法已经开发了制造超疏水材料如光刻 8，模板方法 9,10，离子轰击 11,12，单层自组装 13，化学沉积 14,15和光催化 16 ， 17。但是，这些方法的费用高昂，费时，复杂或有限。另一方面，由于其独特的 构，阳极氧化铝（ 被用作纳米技术的纳米结构模板 18。 特点可以通过调节阳极氧化条件19,20来容易地控制，例如阳极电压，电解液的温度和阳极氧化时间。 括抗反应和疏水性。 在本文中，我们提出了一种使用 们首先制作 板，然后将该模板用于压印第一热压花工艺中的下来，我们使用这种压花 后，获得具有 米 结构的凸起微结构的 后将这种具有纳米 /微结构的 膜作为主模铸造结构由 后，得到了微腔表面疏水性纳米结构的 具。完整的加工过程如图 1 所示。我们还通过测量证明了 米结构的疏水性接触角（ 不同结构的 具表面。最后，转移冲压工艺的结果表明，微孔疏水纳米结构表面的 具可以改善残留层和残留层的问题。 2、微孔表面疏水纳米结构 具有多孔纳米结构的 图 1 使用的 度的工业铝薄 板， 所示。一开始，将片材在高氯酸和乙醇的混合溶液中电抛光（ 4： 1:4），作为阴极施加碳黑作为阳极。提供 10 V 的恒定电压 15分钟。然后，抛光的片材首先在 酸溶液中阳极氧化 5 小时 ;的温度溶液保持在 4，并施加80后将片材浸入 6重量磷酸的溶液中，以 90速度搅拌32温度 2小时以除去薄片上的氧层。那么那张表 在与氧气相同的条件下第二次阳极氧化，但只有 10分钟。接下来，为了扩大 片材在 90搅拌速度和 32的温 度下再次放入 6 重量的磷酸溶液中 15分钟。 最终，获得了具有多孔纳米结构的 5显示了具有纳米孔的 像。由于这种铝材料的杂质， 板上的纳米结构是像莲子叶一样混杂有微米和纳米结构的表面，产生高疏水性。为了制造微结构，我们制造了带有微孔的不锈钢模具。首先，一个 50 毫米厚的不锈钢具有微孔阵列的荫罩由台湾科技星科技提供。不锈钢阴影面具有 300300孔的阵列，并通过双面光刻和湿法蚀刻制成。图 6是不锈钢模具的光学显微镜（ 像。微孔是直径为 145 距为 200 m。 图 2 气辅热压花工艺 图。 7 是气辅热压花加工方案。 在这个过程中，模具和聚合物基材最终放在热板上，聚（对苯二甲酸乙二醇酯）（ 膜用作真空薄膜以覆盖模具和基材。 接下来，房间关闭，并且 体作为压力吹入室内 ; 在主题中，加热器将温度升高至或接近 璃化转变温度），以软化聚合物基材。在该步骤中，将模具压制到软化的基材上，在其上压印“负”图案 基质。 之后，腔室被冷却，气体被释放并且室被打开。 事实上，获得了具有结构的该 图 3 压花基板 。 在微腔表面制备疏水纳米结构的 具的过程如图 1 所示。第一步是通过将裸露的 膜突出到 板的孔中来制造纳米结构的 膜。在第二步中，纳米结构的 二步是在这种 有 米结构的凸起的微观结构是通过在热压花过程中在毛细管和表面张力的作用下将软化膜部分地突出到不锈钢模具的微孔中而形成的。之后，下面的步骤是使用 种具有纳米结构的预制凸型微结构的 膜应用于主模具 ;然后将 合物由基剂和固 化剂组成，比例为 10： 1，然后将其浇注到母模上，将疏水性纳米结构的 铸于微腔表面。在室温下合适的固化时间后，得到微腔表面疏水性纳米结构的 图 4 图 5 图 6 图 7 纳米结构在微结构空腔上的结果和讨论 图 8（ a）显示了具有纳米结构的突出凸型微结构的 膜的 像。该 一次热压花的参数为 155和20二次压花过程中参数为 140和 25图显示了通过第一和第二次气体辅助热压花加工，在压花 膜上突出的凸出微结构的表面上成功地制造了 后将该 通过 合物复制其结构。固化 合物后，获得微腔表面上的疏水性纳米结构的 具。图。图 8（ b）显示了该微腔的疏水性纳米结构表面的 像。如图所示，这些表面微腔充满 明了 腔表面疏水性纳米结构 具的表面结构如图 1所示。该图显示了空腔的深度约为 18 了评估 米结构的疏水性，我们测量了不同 面的接触角（ 如图 1 所示。光滑 面无纳米结构的 为 110，如图 10 所示。恰恰相反图 10（ b）显示具有纳米结构的 的 署近 145 度。发现 平滑 面高，这证明纳米结构可以有效地改善疏水性。图 10（ c）显示了具有纳米结构的弯曲 A。相比图如图 10（ b）所示，结果表明，在第二次气体辅助热压花加工之后，疏水性仍然保持。 3、疏水纳米结构 具在微腔表面的应用 转印冲压工艺 如上所述， 图 1示意性地示出了转印过程：首先，油墨旋涂在模具 上。 接下来，将该模具压在基板上，以从该模具的特征转移墨图案。 接下来的步骤是脱模。最后，获得转印图案。 在我们的实验中，使用厚度为 180 膜（ A 型， A，台湾）作为透明透明基材，油墨材料为正性光致抗蚀剂 10（ 图 8图 9 图 10 在 在这项研究中，转移冲压过程是在微腔表面的疏水性纳米结构的 具以及简单地具有微腔但没有疏水性纳米结构的 具中进行的。我们分别使用这两个模具进行转印冲压加工。墨水使用的材料是 种正性光致抗蚀剂）。一开始，将适量的 在模具上 ; 1分钟后，旋涂机以 6000行 20秒。然后，将霉菌压在 上 1分钟，将油墨图案从模具特征转移到 。之后，释放压力，下一步是脱模。最后得到转印图案。图 11 显示了转印冲压工艺的结果。图 11（ a）显示了仅具有微腔 但没有疏水性纳米结构的 明显在这些微腔中存在残留的 被转移到上，产生大量的残留物。相反，图 11（ b）显示了表面上疏水性纳米结构的 具的转移模式微腔到 膜。模具结构的偏差约为 差为 并且转移图案中的这些圆形的平均直径为 致约 偏差。比较图图 11（ a）如图 11（ b）所示， 冲压过程中的残留层 图 11 4、结论 在移印过程中消除残留油墨和残留层，在本文中，我们提出了在模具微观结构的空腔上形成疏水性纳米结构的思路。我们还报道了纳米结构的新颖制造的阳极氧化铝（ 板在突出的微观结构上。在相同的聚碳酸酯（ 膜上按照热压花制造纳米结构和凸出的微结构。之后， 具被铸造从压花 终得到微孔表面的疏水性纳米结构 有纳米结构的 的接触角为 145，高于光滑 面上的接触角，无纳米结构约为 110。结果表明，纳米结构可以有效地提高疏水性能。而且，具有纳米结构的弯曲 接触 角也约为 145。此外，使用该 具的转印冲压工艺已经在 板上成功地转移了具有无残留层的微图案。显然，微孔表面上疏水性纳米结构的 具的制造有助于解决残留油墨的问题，转印冲压过程中的残留层。 参考文献 1 A. 63 (1993) 2002. 2 J. 124 (2002) 7654 7655. 3 J. 19 (2009) 025010 (8 4 86 (2009) 586 589. 5 A. 0 (2004) 6430 6438. 6 X. F. J. Y. Z. J. 18 (2008) 621 633. 7 C. W. 79 (1997) 667. 8 P. 16 (2004) 561. 9 D. J. W. J. 18 (2008) 015019 (5 10 C. L. J. G. Y. L. D. (2004) 750 753. 11 E. A. 540 (2003) 355 362. 12 E. E 67 (2003) 031604. 13 X. F. X. H. Y. L. J. 126 (2004) 3064. 14 H. L. J. L.