微納復合結構模板及其制造方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明屬于微納加工技術領域，特別涉及一種微納復合結構模板及其制造方法。【【背景技術】】
[0002]微納復合結構在許多領域具有重要的應用價值，例如具有自清潔功能的超親水/超疏水結構、可自由行走于墻壁的蜘蛛人手足結構等等。目前，微納復合結構的制作通常需要分別進行微結構制作和納結構制作，既兩步制作來完成，這不僅增加了制作成本，而且制作過程中還需要保證微、納結構的高精度對準。
【
【發明內容】
】
[0003]本發明的目的在于提供一種微納復合結構模板及其制造方法，該微納復合結構模板由金屬或聚合物材料制成，其工藝簡便，成本低；在壓印工藝中，利用該模板實現微納復合結構的一步式、低成本制造。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0005]微納復合結構模板的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)將鋁薄片清潔干凈；
[0007](2)在清潔的鋁薄片表面涂敷一層光刻膠；
[0008](3)對鋁薄片上的光刻膠進行微圖形化加工，形成光刻膠的微米圖形結構；
[0009](4)以光刻膠微米圖形結構為掩膜進行刻蝕，對鋁薄片進行圖形化加工；
[0010](5)去除鋁薄片表面的光刻膠圖形化結構層，得到的鋁薄片上形成的微米級凸起和凹下結構，制得微圖形化的鋁薄片；
[0011](6)采用陽極氧化法，將上步得到的微圖形化的鋁薄片作為陽極，以銅或鉑作為陰極，浸沒于電解液中，進行電解，在鋁薄片的微米級凸起和凹下結構上形成納米級的孔陣列；
[0012](7)將鋁薄片從電解液中取出，清洗干凈即得到具有微納復合結構的鋁薄片；
[0013](8)采用電鑄法，以步驟(7)中得到的具有微納復合結構的鋁薄片為母板，在金屬電解液中進行電鑄，形成與鋁薄片上微納復合結構互補的微納復合結構模板；
[0014](9)去除鋁薄片母板，得到微納復合結構模板，其材質為金屬。
[0015]優選的，所述微納復合結構模板的微米結構為凹凸結構，而納米結構為凹凸結構上的納米柱陣列。
[0016]優選的，采用澆筑法，將液態的聚合物澆筑于步驟(9)制得的金屬材質的微納復合結構模板上，然后固化聚合物，得到聚合物材料的微納復合結構模板；該聚合物材料的微納復合結構模板，其微米結構為凹凸結構，而納米結構為凹凸結構上的納米孔陣列。
[0017]優選的，步驟(4)中所述刻蝕為濕法刻蝕或者電解刻蝕。
[0018]優選的，步驟(6)中電解液為0.3M的草酸，電解電壓為40V。
[0019]微納復合結構模板的制備方法，包括以下步驟:
[0020](I)將鋁薄片清潔干凈；
[0021](2)在清潔的鋁薄片表面涂敷一層光刻膠；
[0022](3)對鋁薄片上的光刻膠進行微圖形化加工，形成光刻膠的微米圖形結構；
[0023](4)以光刻膠微米圖形結構為掩膜進行刻蝕，對鋁薄片進行圖形化加工；
[0024](5)去除鋁薄片表面的光刻膠圖形化結構層，得到的鋁薄片上形成的微米級凸起和凹下結構，制得微圖形化的鋁薄片；
[0025](6)采用陽極氧化法，將上步得到的微圖形化的鋁薄片作為陽極，以銅或鉑作為陰極，浸沒于電解液中，進行電解，在鋁薄片的微米級凸起和凹下結構上形成納米級的孔陣列；
[0026](7)將鋁薄片從電解液中取出，清洗干凈即得到具有微納復合結構的鋁薄片；
[0027](8)采用澆筑法，將液態的聚合物澆筑于鋁薄片母板表面，然后使聚合物固化；然后去除鋁薄片母板，得到聚合物材料的微納復合結構模板；此聚合物材料的微納復合結構模板的微米結構為凹凸結構，而納米結構為凹凸結構上的納米柱陣列。
[0028]優選的，在微米結構為凹凸結構，而納米結構為凹凸結構上的納米柱陣列的聚合物材料的微納復合結構模板表面沉積一薄金屬層，然后采用電鑄法，在電解液中得到金屬材料的微納復合結構模板；該金屬材料的微納復合結構模板的微米結構為凹凸結構，而納米結構為凹凸結構上的納米孔陣列。
[0029]優選的，步驟(4)中所述刻蝕為濕法刻蝕或者電解刻蝕。
[0030]優選的，步驟(6)中電解液為0.3M的草酸，電解電壓為40V。
[0031 ] 微納復合結構模板的制備方法所制備的微納復合結構模板。
[0032]本發明提出的微納復合結構模板，其材料可由金屬或聚合物材料制成；其微納復合結構包括微米和納米兩層結構。其中，微米結構是微米級的凹凸結構；納米結構是納米柱陣列或納米孔陣列兩種形式。
[0033]相對于現有技術，本發明具有以下有益效果:本發明提供一種微納復合結構模板及其制造方，該方法通過在金屬鋁上覆蓋圖形化的光刻膠層，并進行刻蝕，以在鋁片上形成預定圖案的微米結構，該微米結構為間隔設置微米級凸起和微米級凹陷所構成；然后通過陽極氧化法在微米結構上形成納米級孔洞陣列；通過電鑄，制備出與鋁薄片上微納復合結構互補的具有微納復合結構模板；利用所制備的微納復合結構模板變可以直接進行壓印制備微納復合結構。該方法工藝簡便，成本低；在壓印工藝中，利用該模板實現微納復合結構的一步式、低成本制造。
【【附圖說明】】
[0034]圖1為微納復合結構模板的結構示意圖；其中，圖1(a)中微納復合結構模板的微米結構為凹凸結構，而納米結構為凹凸結構上的納米孔陣列；圖1(b)中微納復合結構模板的微米結構為凹凸結構，而納米結構為凹凸結構上的納米柱陣列。
【【具體實施方式】】
[0035]本發明一種微納復合結構模板的制造方法，包括以下步驟:
[0036](I)采用高純度的金屬鋁薄片(如市售的純度99.9%、厚度0.3mm的鋁片)，將其依次分別放入丙酮、乙醇、去離子水(均為市售)等溶液中，通過超聲(市售的超聲清洗機)的方式對鋁薄片進行清洗，每次清洗lOmin，使鋁薄片表面潔凈；
[0037](2)采用離心鋪膠、噴膠或絲網印刷方法將液態的光刻膠材料(如市售的AZ1500)涂敷到鋁薄片表面，并在其表面上均勻分布；
[0038](3)采用光刻或壓印工藝，對鋁薄片上的光刻膠進行微圖形化加工，形成光刻膠的微米圖形結構；
[0039](4)以光刻膠微米圖形結構為掩膜，利用濕法刻蝕(如稀鹽酸或氫氧化鈉溶液)或電解刻蝕(陽極氧化刻蝕)對鋁薄片進行圖形化加工；
[0040](5)去除鋁薄片表面的光刻膠圖形化結構層(如丙酮溶解光刻膠)，得到的鋁薄片上形成的微米級凸起和凹下結構，制得微圖形化的鋁薄片；
[0041](6)采用陽極氧化法，將上步得到的微圖形化的鋁薄片作為陽極