一种利用激光加工制备表面图案化聚合物薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用激光加工制备表面图案化的聚合物薄膜的方法，包括：首先在弹性基底PDMS上沉积一定厚度的聚吡咯薄膜，将得到的聚吡咯薄膜水洗吹干；随后，对其进行激光照射，选用波长为658nm的激光作为加工的光源，调节激光光纤头与样品之间的距离为5mm，并调节激光器的功率为246Mw，光照一定时间即可得到表面图案化的聚吡咯薄膜。本发明专利技术中，并且通过调节不同的光照时间，可得到具有不同的表面图案的聚吡咯薄膜材料。本发明专利技术利用简便快捷的操作方式成功实现了短时间内在聚吡咯薄膜表面构筑表面图案，从而避免了复杂繁琐的操作步骤，较长的制备时间与高昂的设备以及实验耗材的损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种利用激光加工制备表面图案化聚合物薄膜的方法
本专利技术涉及聚合物薄膜的微纳加工
，尤其涉及一种聚合物薄膜表面图案化的加工方法。
技术介绍
具有图案化表面的材料已引起了人们的广泛关注并且也被广泛地应用于人们的生活中，如超疏水材料及柔性电子器件等。传统的制备图案化表面材料的方法有机械拉伸法、溶胀法，加热诱导法等。然而传统的制备图案化表面的方法存在一定的缺陷，且可控性较差。近年来，通过激光诱导产生图案也逐渐成为构筑图案化表面材料的一种有效方式，因其操作简便且具有一定的可控性而受到越来越多的重视。但在现有的研究中，这种方法多应用于在金属或是半导体等材料，在聚合物材料领域，利用激光加工这种途径来构筑图案化表面的材料仍不是很广泛。所以利用激光加工构筑图案化的聚合物材料也成为未来技术发展的一项趋势与热点。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供一种利用激光加工来制备表面图案化的薄膜的方法。通过简单的参数的调节可制备出周期不同的表面图案，具有简单、快捷、重复性好等特点，避免了制备过程复杂、设备昂贵、效率低等缺点，在表面疏水材料，微电路的构筑等领域有潜在的应用前景。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种利用激光加工制备表面图案化的聚合物薄膜的方法，包括以下步骤：步骤一、将PDMS预聚体与交联剂按照质量比为30:1混合后，充分搅拌形成均匀的混合物；将混合物进行真空脱气处理1h后倒入培养皿中均匀分布；将培养皿中均匀分布的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70摄氏度下加热固化4小时，得到PDMS弹性体；步骤二、制备质量体积比为0.67mg/ml的吡咯单体的盐酸溶液，制备质量体积比32.40mg/ml的氯化铁的盐酸溶液，备用；步骤三、将步骤一得到的PDMS弹性体裁剪成片材作为基体，放入一容器中，按照体积比为1:1依次加入步骤二制备得到的吡咯单体的盐酸溶液和氯化铁的盐酸溶液，立即在2～5℃下反应30min，反应结束得到在PDMS基体表面沉积有聚吡咯薄膜的样品；取出样品，用蒸馏水冲洗后吹干；步骤四、利用激光照射样品得到表面图案化的聚吡咯薄膜，激光照射的工艺条件是：激光器发射头与样品的距离为5mm，波长为658nm，激光器功率为246Mw，光照时间为2s～30s。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术选用弹性材料PDMS为基底，在其表面沉积一定厚度的聚吡咯薄膜，利用激光对得到的薄膜材料表面进行加工，从而得到表面图案化的薄膜材料。通过调整激光作用的时间，可对得到的表面图案进行调控。通过这种加工方法制备表面图案化的材料，操作简便快捷，加工时间短，避免了繁琐复杂的操作步骤，加工过程的设备、材料损耗小。附图说明图1为本专利技术实施例1得到的聚吡咯薄膜在激光加工之前的光学显微镜图片；图2为本专利技术实施例1得到的激光作用2s的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片；图3为本专利技术实施例2得到的激光作用5s的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片；图4为本专利技术实施例3得到的激光作用30s的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本专利技术进行解释说明，并不用以限制本专利技术。实施例1：一种利用激光加工制备表面图案化的聚合物薄膜材料的方法，步骤如下：步骤一、将PDMS预聚体与交联剂按照质量比为30:1混合后，倒入离心管中，用玻璃棒搅拌形成均匀的混合物；将PDMS预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理1h后倒入方形培养皿中，并使之在培养皿中均匀地分布；将倒入培养皿中的预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70摄氏度下加热固化4小时；得到PDMS弹性体；步骤二、将0.067g的吡咯单体溶解在10ml的盐酸中制备得到吡咯单体的盐酸溶液；将0.3240g的氯化铁溶解在10ml的盐酸中，并超声混匀制备得到氯化铁的盐酸溶液；步骤三、将上述步骤一制备好的PDMS弹性体切成4.5cm×3cm的长方形片材，放入50ml的小烧杯中，先加入10ml配制好的吡咯单体的盐酸溶液，再加入10ml配制好的氯化铁的盐酸溶液，立即放入温度在2～5℃的冰箱中，反应30min；反应结束后得到在PDMS基体表面沉积有聚吡咯薄膜的样品；用镊子取出样品，并用蒸馏水冲洗，后用洗耳球吹干。所得样品的材料如图1所示。步骤四、调节激光器的光纤头与样品的距离为5mm，选择658nm波长的光，激光器功率设定为246Mw，光照时间为2s，光照加工后的材料如图2所示。实施例2：一种利用激光加工制备表面图案化的聚合物薄膜材料的方法，步骤如下：步骤一至步骤三均与实施例1中的步骤相同，只是在步骤四中，将激光的光照时间由2s调整为5s，加工后的材料如图3所示。实施例3：一种利用激光加工制备表面图案化的聚合物薄膜材料的方法，步骤如下：步骤一至步骤三均与实施例1中的步骤相同，只是在步骤四中将激光的光照时间由2s调整为30s，加工后的材料如图4所示。综上，本专利技术是在PDMS基底上沉积聚吡咯薄膜，利用激光与聚吡咯之间的相互作用，产生光热转换从而诱导产生尺寸更大的表面图案。通过调整不同的光照时间可得到表面图案，本专利技术方法克服了之前制备过程复杂，过程可控性差的缺点。以上具体实施案例仅仅是部分实验，并不是用来限制本专利技术的实施范围。本领域的相关技术人员依据本专利技术或不脱离本专利技术宗旨的情况下，所进行的等效变形和相关修饰，这些都在本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用激光加工制备表面图案化的聚合物薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将PDMS预聚体与交联剂按照质量比为30:1混合后，充分搅拌形成均匀的混合物；将混合物进行真空脱气处理1h后倒入培养皿中均匀分布；将培养皿中均匀分布的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70摄氏度下加热固化4小时，得到PDMS弹性体；步骤二、制备质量体积比为0.67mg/ml的吡咯单体的盐酸溶液，制备质量体积比32.40mg/ml的氯化铁的盐酸溶液，备用；步骤三、将步骤一得到的PDMS弹性体裁剪成片材作为基体，放入一容器中，按照体积比为1:1依次加入步骤二制备得到的吡咯单体的盐酸溶液和氯化铁的盐酸溶液，立即在2～5℃下反应30min，反应结束得到在PDMS基体表面沉积有聚吡咯薄膜的样品；取出样品，用蒸馏水冲洗后吹干；步骤四、利用激光照射样品得到表面图案化的聚吡咯薄膜，激光照射的工艺条件是：激光器发射头与样品的距离为5mm，波长为658nm，激光器功率为246Mw，光照时间为2s～30s。

【技术特征摘要】
1.一种利用激光加工制备表面图案化的聚合物薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将PDMS预聚体与交联剂按照质量比为30:1混合后，充分搅拌形成均匀的混合物；将混合物进行真空脱气处理1h后倒入培养皿中均匀分布；将培养皿中均匀分布的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70摄氏度下加热固化4小时，得到PDMS弹性体；步骤二、制备质量体积比为0.67mg/ml的吡咯单体的盐酸溶液，制备质量体积比32.40mg/ml的氯化铁的盐酸溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁从华，丛建雯，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12