本发明专利技术公开了一种基于光盘的二维周期性微纳结构的热压印方法，该方法是：（1）剪切CD光盘（CD-R）、DVD 光盘（DVD-R）和蓝光光盘（BD-R），获取相同尺寸的长方形盘片及其聚碳酸酯（PC）层，每种光盘各剪切得到两个盘片，共六片PC。（2）将PC片平行放置，两两分组，并将每一组PC层上的预刻槽微纳结构分别复制到三块聚二甲基硅氧烷（PDMS）上。（3）选取上述三块PDMS中的任意一块，在加热加压条件下，将其微纳结构压印到空白基底上。（4）从余下的两块PDMS中，选取一块，并将其微纳结构旋转一定角度压印在上述基底上，加热加压后冷却、分离。本发明专利技术提出的热压印方法成本低，效率高，在同一基底上可同时制备多种大面积的二维周期性微纳结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种周期性微纳结构的热压印方法，具体地说是一种将三种光盘聚碳酸酯层中的一维微纳周期性结构组合，并复制在PDMS上，再将PDMS上的微纳结构两次热压印在同一个热塑性材料基底上，从而同时得到多种二维周期性微纳结构的方法，该方法克服了周期性微纳结构制备所需设备昂贵、制备效率较低、难以大面积制备等缺点，可广泛用于制备表面增强拉曼散射基底、微纳光栅、光电器件表面抗反射层以及太阳能电池中的增强吸收层等。
技术介绍
有序周期性微纳结构材料具有独特的光电性质，可以用于增强太阳能电池的光吸收效率，增强表面拉曼散射信号，减少光电器件表面的光反射等，因而周期性微纳结构材料的制备技术引起了人们的广泛关注。通过光刻、电子束曝光或聚焦离子束刻蚀、飞秒激光微加工等技术均可以获得周期性微纳米结构，然而这些方法需要昂贵的仪器设备，成本高、制备效率低、并且难以大面积地制备周期性微纳米结构。1995年Stephen Y.Chou等人首次提出了纳米压印技术，并且在半导体硅片上获得了 25 nm的纳米图案，与传统的光刻等技术相比，其加工分辨能力只与模板图案的尺寸有关，而不受光学光刻的最短曝光波长的物理限制，并且还可以进行大面积的制备，减小了生产成本。然而，纳米压印技术通常需要电子束曝光或聚焦离子束刻蚀等方法预先制备相应的模版。生活中常见的可写入的光盘有⑶-R、DVD-R和BD-R，而这三种光盘的聚碳酸酯(PO盘基上均有螺旋状的预刻槽轨道，由于光盘的直径远远大于预刻槽轨道的间距，因而这种螺旋状的预刻槽轨道可以看成一维光栅结构。对于不同种类的光盘，其螺旋状结构所形成的轨道间距是不同的，例如⑶-R的预刻槽轨道间距是1600 nm，深度约220 nm ；DVD-R的预刻槽轨道间距是740 nm，深度在150 nm-200 nm之间；BD-R的预刻槽轨道间距是320nm，深度约45 nm。CD-R和BD-R的预刻槽轨道在其PC层上，而DVD-R具有两层PC，其预刻槽在其下层的PC上。除去印刷层、保护层、反射层、染料层等，就可以得到具有预刻槽轨道结构的PC材料，该材料可作为纳米压印的模版。2003年Hazarika等人报道了将聚苯乙稀(PS)旋涂在玻璃上形成薄膜，在薄膜未完全干燥时以CD光盘的PC层为模板在聚苯乙烯薄膜上直接压印，得到了一维和二维的微纳结构(P.Hazarika, D.Chowdhury and A.Chattopadhyay, Fabricat1n ofsubmicron scale patterned plastic thin film fluidic devices with controllablethickness, Lab Chip, 2003，3，128-131) ;2007 年 Meenakshi 等人报道了将 CD 光盘的预刻槽结构先复制在PDMS上，然后以PDMS为软模板，利用毛细管力的作用和微接触压印方法得到了一维和二维的微纳结构(V.Meenakshi, Y.Babayan, and T.W.0dom,Benchtop nanoscale patterning using soft lithography, J.Chem.Educ.，2007，8，1795-1798);同年Das等人利用水凝胶复制字母模板的结构，由于水凝胶的收缩效应，得到的水凝胶微结构尺寸小于原来模板的尺寸，之后又利用这种方法得到了缩小的CD和DVD光盘的一维光栅结构，但是水凝胶在配备过程中水的量不易控制，水量越多，胶体粘性越低，水量过少，又无法大程度地缩小微结构(A.L.Das, R.Mukherjee, V.Katiyer, M.Kulkarni, A.Ghatak, A.Sharma, Generat1n of sub-micrometer-scale patterns bysuccessive miniaturizat1n using hydrogels, Adv.Mater., 2007, 19, 1943-1946);2008年Hong等人报道了用亲水性S12-T12溶胶旋涂在玻璃基底上，并用复制了⑶-R和BD-R光盘微结构的PDMS进行压印，得到了一维以及三维的微结构(L.Y.Hong, D.H.Lee, D.P.Kim, Fabricat1n and applicat1n of novel hydrophilic nanomold, J.phys.chem.solids, 2008, 69, 1436-1438) ;2009 年 Mukherjee 等人报道了米用聚乙烯醇(PVA)薄膜复制CD和DVD光盘的微纳结构，然后在溶剂蒸汽的辅助下，将PVA上的微结构压印到了 PMMA上，采用不同微结构的PVA连续两次压印PMMA，得到了复杂的二维微纳结构(R.Mukherjee, Ganesh K.Patil, and A.Sharma, Solvent vapor-assistedimprinting of polymer films coated on curved surfaces with flexible PVA stamps,Ind.Eng.Chem.Res., 2009, 48，8812-8818) ;2011 年 Halbany 等人在高温下将 CD-R光盘的PC层直接压在玻璃基底上，将二者分离时，残留在玻璃上的PC形成了一维的光栅结构(Adi Sahar-Halbany, J.M.Vance, and C.M.Drain, Lithography of polymernanostructures on glass for teaching polymer chemistry and physics, J.Chem.Educ., 2011，88，615-618);2012年Roy等报道了采用dip coating的方法使得溶胶-凝胶在CD、DVD的PC层光栅结构上形成与光栅方向一致的波浪形凝胶薄膜，然后将复制了光盘光栅结构的PDMS压在波浪形薄膜上，利用毛细管力使得凝胶薄膜表面形成了二维的周期性微纳结构(R.D.Roy, D.Sil, S.Jana, et al., Creat1n of self-organizedcomplex meso patterns in sol-gel thin films by confined capillary dynamics,Ind.Eng.Chem.Res.2012, 51，9546-9553) ;2013 年 Leordean 等报道了采用 PVA 复制DVD光盘PC层的微纳光栅结构，再在空白PC上连续两次成一定角度地进行热压印，得到了二维的微纳有序结构。(C.Leordean, A~M.Gabudean, V.Canpean and S.Astilean,Easy and cheap fabricat1n of ordered pyramidal shaped plasmonic substrates fordetect1n and quantitative analysis using surface-enhanced Raman spect本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于光盘的二维周期性微纳结构的热压印方法，其所述方法是按下列步骤进行的：（1）剪切CD光盘（CD‑R）、DVD 光盘（DVD‑R）和蓝光光盘（BD‑R）以获取长方形光盘盘片，进而获得三种盘片的聚碳酸酯层（PC）,每种光盘剪切得到两个盘片,共获取六片PC片；（2）清洗获得的三种长方形的PC片；（3）将三种光盘的PC片平行放置，并两两分组，后将三组PC片分别放置于三个培养皿中，具有预刻槽微纳结构的面朝上，分别向三个培养皿中浇注聚二甲基硅氧烷（PDMS）预聚物，将每一组的微纳结构分别复制在三块厚度均为6 mm的PDMS上；（4）在另一个相同尺寸的培养皿中浇注PDMS预聚物，以获得厚度为6 mm的空白PDMS衬底；（5）将三块具有微纳结构的PDMS沿其边缘分别裁剪成与PC片形状一致的方形，选取其中任意一块，此为第一块PDMS，在加热加压条件下，将该PDMS上的微纳结构压印到空白基底上，此为第一次压印；（6）从其余的两块PDMS中，选取一块，此为第二块PDMS，并将其有微纳结构的一面旋转一定角度压印在上述基底上，此为第二次压印，从而形成二维周期性微纳结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张校亮，李晓春，郭慧晶，崔彩娥，于化忠，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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