本发明专利技术公开了一种利用双层胶实现尺寸可控的纳米流体通道的制作方法，该方法先制备具有凸起的纳米光栅线条的压印模板，然后依次制备光刻胶透明基底、制备压印模板‑光刻胶‑透明基底的结合体、制备表面复制有纳米光栅线条的光刻胶透明基板，再制备具有自支撑键合层的光刻胶结构板，最后将光刻胶透明基板和具有自支撑键合层的光刻胶结构板复合，制得尺寸可控的纳米通道。本发明专利技术利用聚合物将模板上的纳米光栅线条复制并固化成形，同一压印模板可重复使用，有利于批量化生产；而且通过调节聚合物粘附层的厚度，使同一压印模板能获得不同高度的纳米通道。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米流体通道的制作方法，尤其涉及一种利用双层胶实现尺寸可控的纳米通道的制作方法。
技术介绍
近年来，纳米流体通道相关的基础和技术应用研究成为引人注目的前沿领域，它一般定义为流体流动的通道一维以上的截面处于数百到几纳米的尺寸范围。流体在其中传输具有特异的性质，能使得主导宏观和微米量级流体传输和分子行为的许多物理化学性质发生改变。基于此系统的研究不仅突破了传统理论的一些重要概念，而且一些深入研究的成果在DNA分子的拉伸操纵、药物释放技术、电池技术、激光器等许多领域中都有重大应用。目前加工制作纳米流体通道的常用方法主要是先使用电子束光刻或者聚焦离子束刻蚀技术获得纳米通道的沟槽结构，然后利用牺牲层或者键合技术来实现纳米通道的键合密封。尽管这一方法可以实现纳米通道尺寸的精确控制，但是电子束或者聚焦离子束加工时间长，加工的面积也不过微米量级，加工成本高；其材料的选择也限制为硅及其化合物，键合过程需要高温高压，条件苛刻，无疑增加了生产成本和生产周期，不利于其向器件化方向发展。近年来也出现了利用聚合物材料进行纳米压印并结合热键合技术制作纳米流体通道，但是这一方法无法实现聚合物通道尺寸的精确控制，从而无法向批量化、器件化方向发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种利用双层胶实现尺寸可控的纳米流体通道的制作方法，从而有利于实现纳米通道尺寸的精确控制，有利于向批量化、器件化方向发展。本专利技术解决技术问题，采用如下技术方案：本专利技术利用双层胶实现尺寸可控的纳米流体通道的制作方法，其特点在于包括如下步骤：(1)制备压印模板：利用电子束光刻或者聚焦离子束刻蚀技术在板材上制备具有凸起的纳米光栅线条(由沟槽分隔开)的压印模板，所述光栅线条平行分布；(2)制备光刻胶-透明基底：在面积与压印模板相同的石英片或玻璃片的一个表面上旋涂SU-8光刻胶，使其厚度大于压印模板上光栅线条的高度H，经烘烤形成光刻胶-透明基底；其中的烘烤温度为80-100℃，时间为20-30分钟；(3)制备压印模板-光刻胶-透明基底的结合体：在压印模板的表面旋涂脱模剂DC20，然后将其平压在光刻胶-透明基底上，再加热光刻胶-透明基底使其表面的SU-8光刻胶软化，同时对所述压印模板施加1Mpa-3Mpa的压印压力，使所述压印模板压入软化的SU-8光刻胶，保持压印压力15-20min后自然冷却，得到压印模板-光刻胶-透明基底的结合体，压印模板和光刻胶-透明基底通过未固化的SU-8光刻胶相粘合；(4)制备表面复制有纳米光栅线条的光刻胶透明基板：对所述结合体中的SU-8光刻胶通过透光的光刻胶-透明基底进行紫外曝光，再经烘烤使SU-8光刻胶固化，压印模板和光刻胶-透明基底通过固化的SU-8光刻胶粘合成整体，压印模板上的光栅结构完全复制在SU-8光刻胶上；然后自然冷却，使压印模板与光刻胶-透明基底分离，得到表面粘附有SU-8光刻胶并且在所述光刻胶上复制有纳米光栅线条的光刻胶透明基板；其中，所述紫外曝光的曝光剂量为200mJ/cm2-500mJ/cm2，烘烤温度为85-95℃，烘烤时间为15-25min；(5)制备具有自支撑键合层的光刻胶结构板：在PET片材的表面旋涂键合层SU-8光刻胶，经烘烤固化后对所述键合层SU-8光刻胶进行紫外曝光，烘烤温度为80-100℃，烘烤时间为10-30min，紫外曝光剂量为200mJ/cm2-500mJ/cm2；再经烘烤使曝光后的键合层SU-8光刻胶固化，烘烤温度为85-95℃，烘烤时间为15-25min，经自然冷却得PET基片；将稀释SU-8光刻胶旋涂于固化的键合层SU-8光刻胶上，形成厚度为t的粘附层SU-8光刻胶，然后去除PET片材，形成具有自支撑键合层的光刻胶结构板；其中t为100-200nm；所述稀释SU-8光刻胶是由环戊酮与SU-8光刻胶按体积比(40-20)：1混合制得。(6)制备尺寸可控的纳米通道：将经所述步骤(4)制得的光刻胶-透明基板层压在步骤(5)制得的具有自支撑键合层的光刻胶结构板上，然后85-95℃加热软化后并施加0.3-1Mpa的压印压力，使具有自支撑键合层的光刻胶结构板与光刻胶-透明基板粘接并密封键合成整体，由此得到多条尺寸可控的纳米通道；每条纳米通道的宽度与光刻胶透明基板的SU-8光刻胶上的光栅线条的沟槽宽度相同，纳米通道的高度h为：h＝H-t-at/b；其中：H为光刻胶透明基板的SU-8光刻胶上每根纳米光栅线条的高度，a为光刻胶透明基板的SU-8光刻胶上每根光栅线条的宽度，b为光刻胶透明基板的SU-8光刻胶上相邻光栅线条之间的宽度，t为具有自支撑键合层的光刻胶结构板上粘附层SU-8光刻胶的厚度；(7)制备成品：透过具有自支撑键合层的光刻胶结构板对光刻胶透明基板上的各SU-8光刻胶层进行紫外曝光，完成曝光后，对各SU-8光刻胶层的层叠结构进行烘烤，使得各SU-8光刻胶层之间充分固化交联，即得到纳米通道成品；其中：紫外曝光剂量为150-300mJ/cm2；所述烘烤是逐步升温烘烤，起始温度为75℃，最高温度为90℃，升温速度为2℃/min，保温时间为15-20min。在上述制备过程中，制备压印模板的板材是透光材料，例如石英片或者玻璃板等；所述压印模板上每根线条宽度与所需制备的纳米流体通道的宽度相同，每根光栅线条高度H大于所制备的纳米流体通道的高度，相邻两根光栅线条之间的沟槽宽度等于所需制备的纳米流体通道的相邻两根通道的间距宽度。本专利技术公开的利用双层胶实现尺寸可控的纳米流体通道的制作方法，首先在石英片或者玻璃表面旋涂SU-8光刻胶，经烘烤形成光刻胶-透明基底，然后利用压印方法将压印模板上的纳米光栅线条结构复制到光刻胶-透明基底，最后再利用双层SU-8光刻胶的键合、固化交联制得产品，其尺寸能够精确控制。与现有技术相比，已有的键合方法仅能使用硅及其化合物作为制作材料，一块具有纳米光栅线条的模板只能制作出一个特定高度的纳米通道，模板不能二次使用，如果需要多个纳米通道，就需要制作多个具有纳米光栅线条的模板。本专利技术是利用聚合物将模板上的纳米光栅线条复制并固化成形，同一压印模板可以重复使用，有利于实现批量化生产；而且，调节聚合物粘附层的厚度，可以制作出不同高度的纳米通道，也就是说，使用同一压印模板能够获得不同高度的纳米通道，这非常有利于纳米通道尺寸的调节，使通道尺寸更加精确。总的来说，本专利技术方法不仅拓展了使用材料的种类，而且还能大大节省材料，使其制作成本大大降低，有利于向批量化、器件化方向发展。附图说明图1是本专利技术方法中制得的表面复制有纳米光栅线条的光刻胶透明基板的结构示意图；图2是本专利技术方法中制得的具有自支撑键合层的光刻胶结构板的结构示意图；图3是本专利技术方法中制得的尺寸可控的纳米通道的结构示意图。图中标号：1为基底；2为具有纳米光栅线条的SU-8光刻胶；3为粘附层SU-8光刻胶；4为键合层SU-8光刻胶。具体实施方式实施例1：制备300nm×250nm、相邻两个通道的间隔为250nm的矩形纳米通道(1)根据所需纳米通道的尺寸，利用电子束光刻制备具有光栅线条的压印模板，该压印模板的光栅线条高度为H＝500nm，沟槽宽度为250nm，线条宽度为250nm。(2)选取本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用双层胶实现尺寸可控的纳米流体通道的制作方法，其特征在于包括如下步骤：(1)制备压印模板：利用电子束光刻或者聚焦离子束刻蚀技术在板材上制备具有凸起的纳米光栅线条的压印模板，所述光栅线条平行分布；(2)制备光刻胶‑透明基底：在面积与压印模板相同的石英片或玻璃片的一个表面上旋涂SU‑8光刻胶，使其厚度大于压印模板上光栅线条的高度H，经烘烤形成光刻胶‑透明基底；其中的烘烤温度为80‑100℃，时间为20‑30分钟；(3)制备压印模板‑光刻胶‑透明基底的结合体：在压印模板的表面旋涂脱模剂DC20，然后将其平压在光刻胶‑透明基底上，再加热光刻胶‑透明基底使其表面的SU‑8光刻胶软化，同时对所述压印模板施加1Mpa‑3Mpa的压印压力，使所述压印模板压入软化的SU‑8光刻胶，保持压印压力15‑20min后自然冷却，得到压印模板‑光刻胶‑透明基底的结合体，压印模板和光刻胶‑透明基底通过未固化的SU‑8光刻胶相粘合；(4)制备表面复制有纳米光栅线条的光刻胶透明基板：对所述结合体中的SU‑8光刻胶通过透光的光刻胶‑透明基底进行紫外曝光，再经烘烤使SU‑8光刻胶固化，压印模板和光刻胶‑透明基底通过固化的SU‑8光刻胶粘合成整体，压印模板上的光栅结构完全复制在SU‑8光刻胶上；然后自然冷却，使压印模板与光刻胶‑透明基底分离，得到表面粘附有SU‑8光刻胶并且在所述光刻胶上复制有纳米光栅线条的光刻胶透明基板；其中，所述紫外曝光的曝光剂量为200mJ/cm2‑500mJ/cm2，烘烤温度为85‑95℃，烘烤时间为15‑25min；(5)制备具有自支撑键合层的光刻胶结构板：在PET片材的表面旋涂键合层SU‑8光刻胶，经烘烤固化后对所述键合层SU‑8光刻胶进行紫外曝光，烘烤温度为80‑100℃，烘烤时间为10‑30min，紫外曝光剂量为200mJ/cm2‑500mJ/cm2；再经烘烤使曝光后的键合层SU‑8光刻胶固化，烘烤温度为85‑95℃，烘烤时间为15‑25min，经自然冷却得PET基片；将稀释SU‑8光刻胶旋涂于固化的键合层SU‑8光刻胶上，形成厚度为t的粘附层SU‑8光刻胶，然后去除PET片材，形成具有自支撑键合层的光刻胶结构板；其中t为100‑200nm；(6)制备尺寸可控的纳米通道：将经所述步骤(4)制得的光刻胶透明基板层压在步骤(5)制得的具有自支撑键合层的光刻胶结构板上，然后85‑95℃加热软化后并施加0.3‑1Mpa的压印压力，使具有自支撑键合层的光刻胶结构板与光刻胶‑透明基板粘接并密封键合成整体，由此得到多条尺寸可控的纳米通道；每条纳米通道的宽度与光刻胶透明基板的SU‑8光刻胶上的光栅线条的沟槽宽度相同，纳米通道的高度h为：h＝H‑t‑at/b，其中，H为光刻胶透明基板的SU‑8光刻胶上每根纳米光栅线条的高度，a为光刻胶透明基板的SU‑8光刻胶上每根光栅线条的宽度，b为光刻胶透明基板的SU‑8光刻胶上相邻光栅线条之间的宽度，t为具有自支撑键合层的光刻胶结构板上粘附层SU‑8光刻胶的厚度；(7)制备成品：透过具有自支撑键合层的光刻胶结构板对光刻胶透明基板上的各SU‑8光刻胶层进行紫外曝光，完成曝光后，对各SU‑8光刻胶层的层叠结构进行烘烤，使得各SU‑8光刻胶层之间充分固化交联，即得到纳米通道成品；其中：紫外曝光剂量为150‑300mJ/cm2；所述烘烤是逐步升温烘烤，起始温度为75℃，最高温度为90℃，升温速度为2℃/min，保温时间为15‑20min。...
【技术特征摘要】
1.一种利用双层胶实现尺寸可控的纳米流体通道的制作方法，其特征在于包括如下步骤：(1)制备压印模板：利用电子束光刻或者聚焦离子束刻蚀技术在板材上制备具有凸起的纳米光栅线条的压印模板，所述光栅线条平行分布；(2)制备光刻胶-透明基底：在面积与压印模板相同的石英片或玻璃片的一个表面上旋涂SU-8光刻胶，使其厚度大于压印模板上光栅线条的高度H，经烘烤形成光刻胶-透明基底；其中的烘烤温度为80-100℃，时间为20-30分钟；(3)制备压印模板-光刻胶-透明基底的结合体：在压印模板的表面旋涂脱模剂DC20，然后将其平压在光刻胶-透明基底上，再加热光刻胶-透明基底使其表面的SU-8光刻胶软化，同时对所述压印模板施加1Mpa-3Mpa的压印压力，使所述压印模板压入软化的SU-8光刻胶，保持压印压力15-20min后自然冷却，得到压印模板-光刻胶-透明基底的结合体，压印模板和光刻胶-透明基底通过未固化的SU-8光刻胶相粘合；(4)制备表面复制有纳米光栅线条的光刻胶透明基板：对所述结合体中的SU-8光刻胶通过透光的光刻胶-透明基底进行紫外曝光，再经烘烤使SU-8光刻胶固化，压印模板和光刻胶-透明基底通过固化的SU-8光刻胶粘合成整体，压印模板上的光栅结构完全复制在SU-8光刻胶上；然后自然冷却，使压印模板与光刻胶-透明基底分离，得到表面粘附有SU-8光刻胶并且在所述光刻胶上复制有纳米光栅线条的光刻胶透明基板；其中，所述紫外曝光的曝光剂量为200mJ/cm2-500mJ/cm2，烘烤温度为85-95℃，烘烤时间为15-25min；(5)制备具有自支撑键合层的光刻胶结构板：在PET片材的表面旋涂键合层SU-8光刻胶，经烘烤固化后对所述键合层SU-8光刻胶进行紫外曝光，烘烤温度为80-100℃，烘烤时间为10-30min，紫外曝光剂量为200mJ/cm2-500mJ/cm2；再经烘烤使曝光后的键合层SU-8光刻胶固化，烘烤温度为85-95℃，烘...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小军，魏国庆，朱衍飞，吴晓冬，黄一航，张书源，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。