一种悬空聚合物薄膜的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种悬空聚合物薄膜的制备方法与应用。所述悬空聚合物薄膜的制备方法：包括以下步骤：S1取具有通孔结构的通孔基片，将所述通孔基片中所述通孔结构的一端以薄片封闭；S2向所述通孔结构的开放端中填充牺牲性材料并固化；S3将所述薄片剥离，并在剥离面涂覆聚合物；S4溶解或融化所述牺牲性材料，得到所述悬空聚合物薄膜。本发明专利技术方法，避免了传统悬空聚合物薄膜制备方法过程复杂、成品率低、灵活性差、转膜操作难、不易实现大面积薄膜制备等局限，可快速、灵活、高效、低成本地实现悬空聚合物薄膜的大面积制作，且有望促进悬空聚合物薄膜在材料学、生物学、传感器和光学等领域的推广和应用。域的推广和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种悬空聚合物薄膜的制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及微纳制造相关
，尤其是涉及一种悬空聚合物薄膜的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]悬空聚合物薄膜具有独特的物理特性，比如超高弹性、灵敏的力学响应性、良好的光学特性、优异的气体通透性等，因而在传感器、微型光学器件、过滤分离、细胞力学研究、组织工程等领域得到广泛应用。
[0003]目前，悬空聚合物薄膜的制备通常采用旋涂法或拉制法，但是，目前这些方法制作悬空聚合物薄膜，尤其是超薄悬空聚合物薄膜，存在制备困难、流程繁琐、可控性差、产率低等问题。传统的旋涂法或拉制法制备超薄悬空聚合物薄膜常规流程为：首先在基片表面旋涂一层牺牲性材料，然后再在牺牲层材料表面旋涂或拉制待制备悬空聚合物薄膜，之后通过溶解牺牲层材料从基片表面释放所制备的悬空聚合物薄膜，最后通过支架将释放的悬空聚合物薄膜转移至目标基片或器件上。由于静电吸附作用、范德华力作用以及释放过程中薄膜自身应力作用，释放的悬空聚合物薄膜在转移过程中极易发生自我卷曲或形成局部皱褶，这些皱褶的产生会极大地影响悬空薄膜的应用性能。另外，传统的旋涂法或拉制法也难以应用于结构化悬空聚合物薄膜的制备，使得其制备多功能化的悬空聚合物薄膜能力有限。总之，现有悬空聚合物薄膜制备方法存在较大局限，极大地限制了悬空聚合物薄膜的实际应用。
[0004]因此，迫切需要发展一种快速、简便、灵活度高、成本低廉的悬空聚合物薄膜的制作方法，以满足传感器、催化、过滤分离、细胞/组织生物力学研究等领域对超薄悬空聚合物薄膜的应用需求，促进高性能传感器、微光学系统的开发以及细胞生物学、组织工程学的快速发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是：
[0006]提供一种悬空聚合物薄膜的制备方法。
[0007]本专利技术所要解决的第二个技术问题是：
[0008]提供一种薄膜。
[0009]本专利技术所要解决的第三个技术问题是：
[0010]所述薄膜的应用。
[0011]本专利技术还提出一种薄膜在可变焦距光学微镜中的应用。
[0012]本专利技术还提出一种薄膜在细胞培养中的应用。
[0013]本专利技术还提出一种薄膜在肿瘤细胞筛选装置中的应用。
[0014]为了解决所述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0015]一种悬空聚合物薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0016]S1取具有通孔结构的通孔基片，将所述通孔基片中所述通孔结构的一端以薄片封闭；
[0017]S2向所述通孔结构的开放端中填充牺牲性材料并固化；
[0018]S3将所述薄片剥离，并在剥离面涂覆聚合物；
[0019]S4溶解或融化所述牺牲性材料，得到所述悬空聚合物薄膜。
[0020]所述悬空聚合物薄膜，为两面均无支撑面或附着面的聚合物薄膜。
[0021]根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
[0022]1.本专利技术制备悬空聚合物薄膜的过程中，悬空聚合物薄膜无需进行转移，避免了悬空聚合物薄膜在转移过程中出现自我卷曲或形成局部皱褶的问题。
[0023]2.本专利技术制备悬空聚合物薄膜的过程中，以所述薄片封闭所述通孔结构的一端，并在将所述薄片剥离后，在剥离面涂覆所述悬空聚合物薄膜，从而保证所述悬空聚合物薄膜的平整。
[0024]3.本专利技术制备悬空聚合物薄膜的过程中，采用可溶解或融化的所述牺牲性材料，在步骤S4中，将所述牺牲性材料溶解或融化后，悬空聚合物薄膜仅仅受到较小幅度的热应力作用，由于该作用力较小，且一般聚合物均具有一定韧性，所以薄膜不会破裂，也基本上不会有形变。
[0025]4.本专利技术提供的一种悬空聚合物薄膜制备方法，避免了传统悬空聚合物薄膜制备方法过程复杂、成品率低、灵活性差、转膜操作难、不易实现大面积薄膜制备等局限，可快速、灵活、高效、低成本地实现悬空聚合物薄膜的大面积制作，至少可以制作面积等同于4英寸硅片大小的薄膜(直径10cm)，且有望促进悬空聚合物薄膜在材料学、生物学、传感器和光学等领域的推广和应用。
[0026]根据本专利技术的一种实施方式，所述通孔基片包括硅基片、玻璃基片、金属基片、聚苯乙烯基片、聚甲基丙烯酸甲酯基片、聚二甲基硅氧烷基片、SU
‑
8光刻胶基片、环烯烃共聚物基片、环氧树脂基片中的至少一种。
[0027]根据本专利技术的一种实施方式，所述通孔基片的通孔结构的形状包括圆形、椭圆形和多边形中的一种。
[0028]根据本专利技术的一种实施方式，所述薄片包括涂敷硅胶的胶片或PDMS(聚二甲基硅氧烷)薄片。
[0029]根据本专利技术的一种实施方式，所述牺牲性材料包括焦糖和琼脂中的至少一种。
[0030]根据本专利技术的一种实施方式，所述聚合物包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷、SU
‑
8光刻胶、聚酰亚胺、环烯烃共聚物、环氧树脂和含荧光染料的聚合物中的至少一种。
[0031]根据本专利技术的一种实施方式，所述聚合物中可以添加功能性纳米材料。
[0032]根据本专利技术的一种实施方式，所述功能性纳米材料包括磁性纳米颗粒、金纳米颗粒、银纳米颗粒、银纳米线、碳纳米管、石墨烯、氧化锌纳米棒、硫化铜纳米片中的至少一种。
[0033]根据本专利技术的一种实施方式，所述悬空聚合物薄膜厚度为10nm～50μm。
[0034]根据本专利技术的一种实施方式，所述聚合物涂覆在剥离面的方法包括旋涂法、气相沉积法和压印法中的至少一种。
[0035]根据本专利技术的一种实施方式，步骤S3中，涂覆方法包括旋涂法，所述旋涂法可以通过结合光刻工艺或激光雕刻工艺制作具有微纳结构的悬空聚合物薄膜。
[0036]根据本专利技术的一种实施方式，所述旋涂法结合光刻工艺制作结构化悬空聚合物薄膜的流程包含如下步骤：
[0037](1)在悬空聚合物薄膜的制备方法的步骤S3中，将所述薄片剥离，之后在剥离面旋涂光敏性聚合物前体，并将旋涂后的所述通孔基片放入真空容器中，静置一定时间，去除有机溶剂；
[0038](2)取出所述通孔基片，对所述通孔基片表面旋涂的聚合物进行曝光、显影、吹干处理；
[0039](3)将完成光刻后的所述通孔基片浸入热水中，溶解所述通孔基片中牺牲性材料，取出干燥，即可在所述通孔基片的通孔一端制得集成微纳结构的悬空聚合物薄膜。
[0040]根据本专利技术的一种实施方式，所述旋涂法结合激光雕刻工艺制作结构化悬空聚合物薄膜的流程包含如下步骤：
[0041](1)在悬空聚合物薄膜的制备方法的步骤S3中，将所述薄片剥离，之后在剥离面旋涂聚合物前体，并使之固化；
[0042](2)待所述通孔基片表面旋涂的聚合物前体固化后，通过激光雕刻对所述通孔基片表面旋涂的聚合物进行图形化处理，在聚合物表面制作微纳结构；
[0043](3)将激光雕刻后的所述通孔基片浸入热水中，溶解所述通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬空聚合物薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1取具有通孔结构的通孔基片，将所述通孔基片中所述通孔结构的一端以薄片封闭；S2向所述通孔结构的开放端中填充牺牲性材料并固化；S3将所述薄片剥离，并在剥离面涂覆聚合物；S4溶解或融化所述牺牲性材料，得到所述悬空聚合物薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述通孔基片包括硅基片、玻璃基片、金属基片、聚苯乙烯基片、聚甲基丙烯酸甲酯基片、聚二甲基硅氧烷基片、SU
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8光刻胶基片、环烯烃共聚物基片、环氧树脂基片中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述通孔基片的通孔结构的形状包括圆形、椭圆形和多边形中的一种。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，韩雪，冉力，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：