【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种3d图案化微结构的卷对卷(r2r)制造方法。此外，本专利技术涉及一种通过该方法获得的3d图案化微结构。此外，本专利技术涉及根据该方法制造的3d图案化微结构的用途。此外，本专利技术涉及一种用于制造3d图案化微结构的设备，该设备构造为实施该方法。
技术介绍
1、例如在润湿性、粘附力和摩擦力、自洁性能、防污、减阻、防结冰、防雾、导电性、导热性以及光学反射和折射方面，3d图案化微结构具有优于非图案化光滑表面的性能。针对在粘附力、摩擦力和/或润湿性方面的优异性能，现有技术中已知有多种多样的图案，比如蘑菇形3d微结构、楔形3d微结构和瓣形3d微结构，。值得注意的是，微图案化表面作为干粘合剂因为它们具有显著的粘附和/或摩擦性能已经获得了相当大的关注。受到昆虫和壁虎的纤维性附着系统的启发，粘附的基本机制目前被称为“接触分叉”原理。纤维性附着是一种观察到的仿生粘附，并且通常与仿壁虎纤维性表面相关。就壁虎来说，刚毛形成可以在几毫秒内反复构建和破坏的附着体，其特点是每次发生皮肤脱落时磨损很少。刚毛的高度分支性质及其众多非常小的匙形末端提供了更大的接触面积且增强了范德瓦尔斯粘附力以及它们与基底之间的摩擦力，从而增加了摩擦力的“粘附力分量”且增强了动物与表面之间的摩擦相互作用(anthony p.russell et al,integrative and comparative biology2019,vol.59,no 1,pp.101-116)，这不在理论范围内。
2、除了其作为微结构化粘合剂的常见应用之外，3d图案化微
3、这种定制的3d微结构可以通过各种微制造技术(比如采用双光子聚合的3d微印刷、带刻蚀的光刻(例如，深反应离子刻蚀)、微楔加工、基于绘图的制造、微铣削、激光微加工、立体光刻、放电加工和/或超声波微加工)直接制造。作为另一种方法，可以通过上述微制造技术来制造这类微结构母模，并且可以通过台式方法、卷对卷方法、注射方法和/或压缩成型方法来复制这类母模。
4、卷对卷制造或加工(也称为连续卷对卷制造或加工、网状物加工、卷盘对卷盘加工或r2r)用于各种
，比如电子装置、涂覆、印刷(也称为“复制”)或执行其他的从柔性材料卷开始并在工艺后重新卷绕以产生产品卷的工艺。目前，由于在产品商业化潜力方面具有多个优点(比如大规模连续快速生产和成本效益)，r2r印刷用于制造复杂3d微结构。
5、对于微图案化的干粘合剂应用，大多数待微图案化的材料(也称为“结构材料”)是聚二甲基硅氧烷(pdms)和/或聚氨酯(pu)，两者都通过热交联固化。这种材料选择主要基于它们合适的机械性能(比如低弹性模量和高断裂伸长率)，这些机械性能赋予了良好的粘附强度和高柔韧性。然而，当涉及连续卷对卷(r2r)制造时，结构材料必须允许快速固化。诸如聚氨酯丙烯酸酯(pua)等的紫外线(uv)固化树脂是这方面较有前景的候选材料，因为它们的特点是与热固化系统(数分钟至数小时)相比固化要快得多(数秒到数分钟)。
6、图1a示出了采用紫外线固化材料(uv-r2r)的卷对卷(r2r)制造系统，其主要由四个部分组成：(i)紫外线固化材料和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)薄膜喂入部分；(ii)预热部分；(iii)基于模制的复制(印刷)部分，其中印刷单元在图中突出显示；以及(iv)复绕部分。图1b示出了基于模制的复制(印刷)部分的印刷单元的细节。印刷单元包括压辊(也称为挤压辊)、在其表面上具有图案化模具的模制辊以及附接到模制辊的uv-led室。位于诸如pet网材状物的基层上的紫外线固化材料通过压辊传送到模制辊，以在uv-led室中进行图案化和固化。采用脱模辊(图2)来从模制辊脱模，从而输出形成的图案化表面。通常，传统uv-r2r设备的脱模角度小于约80度，参见图2。
7、由于3d(例如，底切)微结构很复杂，要对这类图案进行可靠的基于模制的复制(印刷)首选柔性模具。根据现有技术，采用柔性模具来对复杂3d图案化微结构进行uv-r2r制造有几个缺点。一方面，与通过传统模制技术台式制造的微结构相比，如上所述的微结构的具体性能(比如粘合性能、非润湿性能和/或摩擦性能)较差。这个缺点的起因是模具材料和结构材料之间不相容，这不在理论范围内。另一方面，微结构的uv-r2r制造的另一个主要缺点是柔性模具的寿命较短。在现有技术的uv-r2r制造系统中，必须频繁地更换柔性模具，因此模具寿命较短。由于成本效益和时间效率较低，较短的模具寿命导致3d微结构的制造不切实际。
8、在这种情况下，仍然需要一种具有更强性能(比如粘附性能、非润湿性能和/或摩擦性能)的复杂3d微结构的uv-r2r制造方法。还需要一种具有各种性能(比如粘合性能、摩擦性能(例如，防滑性能)、抓握性能、闭合性能、光学性能、空气/流体阻力控制性能、防污性能、防雾性能、超润湿性能、隔热/导热性能、皮肤粘合/抓握性能、电绝缘/导电性能和/或非润湿性能)的复杂3d图案化微结构的不同设计的uv-r2r制造方法。还需要一种用于大规模生产3d图案化微结构的uv-r2r制造系统的方法。还需要一种通过uv-r2r系统制造的复杂3d图案化微结构的经济有效生产方法。还需要一种可以提高柔性模具寿命的复杂3d图案化微结构的uv-r2r制造方法。还需要一种可以提高柔性模具可重复性的复杂3d图案化微结构的uv-r2r制造方法。还需要一种用于采用uv-r2r系统来制造复杂3d图案化微结构的设备，以满足至少一种上述需求。
技术实现思路
1、该需求由相应的本专利技术的相关方案来满足。尤其是，该需求由本专利技术相关方案所述的3d图案化微结构的卷对卷(r2r)制造方法、根据本专利技术相关方案所述的3d图案化微结构、根据本专利技术相关方案所述的3d图案化微结构的用途以及根据本专利技术相关方案所述的用于制造3d图案化微结构的设备来满足。本专利技术的优选实施方式在本专利技术的其他有关方案中描述。
2、如本文所述，如果从技术意义而言，关于根据本专利技术的第一方面的方法公开的细节和优点也适用于根据本专利技术的第二方面的3d图案化微结构、根据本专利技术的第三方面的3d图案化微结构的用途和/或根据本专利技术第四方面的设备，反之亦然。
3、根据本专利技术的第一方面，该需求由3d图案化微结构的卷对卷(r2r)制造方法来满足，该方法包括以下步骤：
4、(a)提供紫外线固化材料，该紫外线固化材料是可浇铸的；
5、(b)提供包括微结构化模具顶层的模具层，该微结构化模具顶层是柔性的；
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种3D图案化微结构的卷对卷(R2R)制造方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中
14.一种通过根据权利要求1至13中任一项所述的方法获得的3D图案化微结构，其中所述3D图案化微结构选自下列构成的组：粘合3D图案化微结构、摩擦3D图案化微结构、抓握3D图案化微结构、包括所述
15.根据权利要求1至13中任一项所述的方法制造的3D图案化微结构的用途，用作下列中的至少一种：包括带子的合成干粘合剂、包括仿壁虎粘合剂的仿生粘合剂、高抓握力带子或表面、防滑带或表面、皮肤/组织粘合带或表面、皮肤/组织抓握带或表面、封闭带或表面、非湿润带或表面、防液体带或表面、防液体粘合带或表面、自洁胶带或表面、抗反射涂层、减阻涂层、防污涂层、防雾涂层、防结冰涂层、柔性电子装置、光学装置、纤毛致动器装置、致动器装置、传感器装置、结构化柔性电池、太阳能电池层、和/或机器人装置。
16.一种用于制造3D图案化微结构的设备，所述设备构造为执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法，所述设备是R2R紫外线固化制造系统的印刷单元，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种3d图案化微结构的卷对卷(r2r)制造方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中
14.一种通过根据权利要求1至13中任一项所述的方法获得的3d图案化微结构，其中所述3d图案化微结构选自下列构成的组：粘合3d图案化微结构、摩擦3d图案化微结构、抓握3d图案化微结构、包括所述3d图案化微结构的闭合装置、光学活性3d图案化微结构、包括所述3d图...
【专利技术属性】
技术研发人员：金宰康，N·克里希纳·苏拜亚，吴英丹，梅廷·西蒂，
申请(专利权)人：马克思普朗克科学促进协会，
类型：发明
国别省市：
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。