聚合物驻极体薄膜的拓扑和电纳米构造方法和所获得的聚合物驻极体薄膜技术

本发明专利技术涉及一种聚合物驻极体薄膜（6）的纳米构造方法，称为“电纳米印刷”方法，其中，模具（2）的表面（4），即构造表面被设置成与聚合物驻极体薄膜（6）的自由表面，即被处理表面（5）的至少一部分接触，通过使构造表面（4）在聚合物驻极体薄膜（6）的表面（5）施加压力，在所述聚合物驻极体薄膜（6）中形成与模具的构造图案相反对应的纳米图案，在一段预先确定的时间段T2期间，在所述构造表面（4）和膜（6）的后表面（7）之间施加电压，所述时间段适于在取消所施加的电压之后在聚合物驻极体薄膜中形成的纳米图案的顶部和底部之间感应出静电荷差异分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚合物驻极体薄膜的构造方法以及由该方法获得的聚合物驻极体薄膜。更具体地，本专利技术涉及聚合物驻极体薄膜的拓扑和电纳米构造方法以及由该方法获得的聚合物驻极体薄膜。根据本专利技术的方法可以被称为“电纳米印刷”方法。
技术介绍
在本文中“拓扑”涉及表面的浮凸部。在本文中“聚合物驻极体”指的是在撤去电场之后的至少一段确定的时间内，例如几小时至几个月，能够保持由所述电场感应的电极性的所有聚合物材料。在本文中，“纳米图案”指的是至少一个尺寸在I至IOOOnm的所有凹陷或浮凸拓扑图案。在本文中，“模具”指的是能够在材料中形成拓扑图案(凹陷或浮凸)的所有模子(matrice)或所有工具。已知的纳米平版印刷技术能够在聚合物材料的薄膜中形成凹陷图案。特别是，US2004/0036201描述了一种通过纳米印刷的平版印刷技术，其中借助静电力将具有浮凸图案的模具施加在被布置在基体上的聚合物材料薄层上，以便将模具的阴图案转印到聚合物材料层中。所获得的产品不具有特定的静电荷空间分布。还已知一种电“微接触印刷”缓冲技术，涉及使软材料的缓冲件和包括浮凸图案的导体与驻极体材料的平表面接触，其中驻极体材料不发生塑性形变，在缓冲件和其上布置有驻极体材料的基体之间施加电势差，以便在驻极体材料的表面上形成不同的正电荷区域或负电荷区域。所获得的产品不包括具有顶部和底部的纳米拓扑图案。因此，没有任何已知技术同时描述聚合物驻极体薄膜的拓扑和电纳米构造方法。然而，本专利技术的专利技术人已经出人意料地确定可以获得同时包括凹陷纳米图案和具有特定静电荷分布的聚合物驻极体薄膜。
技术实现思路
本专利技术在于提供一种聚合物驻极体薄膜的构造方法，所述方法能够同时拓扑并且电构造所述膜。根据本专利技术的方法可有多种应用，例如微观电子/纳米电子领域，尤其用于通过将纳米物体静电捕获于形成在聚合物驻极体膜中的凹陷纳米图案中从而将纳米物体整体化在功能装置中。本专利技术还在于提供一种聚合物驻极体薄膜的构造方法，能够借助唯一且同一模具同时拓扑并且电构造所述膜。本专利技术提供的方法能够简单快速互不干扰的实施，并且能够适应工业开发的限制。为此，本专利技术涉及一种聚合物驻极体薄膜的构造方法，所述聚合物驻极体薄膜具有自由表面和相反的表面，所述自由表面即被处理表面，所述相反的表面即后表面，其中-在第一步骤中，使模具的表面，即构造表面与所述聚合物驻极体薄膜的被处理平表面的至少一部分接触，所述构造表面包括浮凸纳米图案，即构造图案，并且由导体或半导体材料形成，-在第二步骤中，通过在T1时间段期间使构造表面在所述聚合物驻极体薄膜的所述被处理表面上施加压力，在所述聚合物驻极体薄膜中形成纳米图案，所形成的所述纳米图案具有顶部和底部，其特征在于-在第三步骤中，在聚合物驻极体薄膜中形成所述纳米图案之后一段时间段T2期间，在模具的所述构造表面和所述聚合物驻极体薄膜的所述后表面之间施加电压，所述时间段适于在所形成图案的顶部和底部之间感应出静电荷差异分布，并且-在第四步骤中，停止施加电压并且将模具从所述聚合物驻极体薄膜的表面上撤去。在根据本专利技术的方法中，唯一且同一模具能够在若干平方厘米的表面上通过形成具有顶部和底部的纳米拓扑图案从而实施聚合物驻极体薄膜的拓扑纳米构造以及电纳米构造，所形成的纳米图案的顶部和底部之间具有静电荷的不同分布。在第四步骤结束时，取消所施加的电压之后，观察到获得包括非贯穿的纳米拓扑图案的聚合物驻极体薄膜，所述纳米拓扑图案具有顶部和底部，并且所形成的图案的顶部和底部之间具有静电荷差异(正和负)。实际上，由此形成的纳米图案在图案的顶部和底部之间具有静电荷差异使得图案底部测量到的表面电势高于(绝对值)图案顶部测量到的表面电势。这种现象相对有些出乎意料，因为强加在模具构造表面上的电势在整个模具构造表面上都是相同的，从经验上说没有理由在聚合物驻极体薄膜中形成的图案具有这样的静电荷差异。这种现象的一个可能解释是由于在所形成的图案的底部中聚合物驻极体薄膜的厚度比顶部小，从而在所形成的图案的底部中的局部电场比顶部大，因此电荷优选喷射在图案的底部。有利地，根据本专利技术的方法的步骤可以随后通过多次使用同一模具从而重复构造多个聚合物驻极体薄膜。使用在大表面上具有纳米图案的模具还能够通过相同的方法在若干平米厘米的表面上构造聚合物驻极体膜。根据本专利技术有利地，聚合物驻极体薄膜被布置在基体上。基体可以由能够支撑聚合物驻极体薄膜的任何材料形成。根据本专利技术有利地，基体由导体或半导体材料形成。基体可以例如为硅。对于构成聚合物驻极体薄膜的材料，可以选择能够成型的任何聚合物驻极体材料。根据本专利技术有利地，所述聚合物驻极体薄膜由选自热塑性聚合物和热固性聚合物材料的驻极体材料形成。因而，根据本专利技术有利地，在第一变型中，构成聚合物驻极体薄膜的材料在热塑性聚合物材料中选择。根据本专利技术有利地，构成聚合物驻极体薄膜的所述材料选自聚丙烯酸，尤其是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、含氟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE))以及它们的共聚物。根据本专利技术有利地，聚合物驻极体薄膜由热塑性聚合物材料形成，并且在第二步骤中，在膜已经处于高于所述热塑性聚合物材料的玻璃态转变温度(Tg)的温度之后，使模具的构造表面在所述聚合物驻极体薄膜的被处理表面上施加压力。有利地，元件的组合被置于高于热塑性聚合物材料的玻璃态转变温度的温度，所述元件的组合即模具、聚合物驻极体薄膜以及必要时还有基体。在根据本专利技术的其它实施变型中，构成聚合物驻极体的材料通过可聚合的单体或预聚体获得。这些单体或预聚体可以例如在热固性聚合物驻极体的单体或预聚体或者热塑性聚合物的单体或预聚体中选择。在第一步骤中，使模具的构造表面与可以为液体形式的单体或预聚体接触。在第二步骤中，在模具的构造表面在聚合物驻极体膜的被处理表面上施加压力期间，在热量或其它任何能够使聚合发生的能量源的作用下，单体或预聚体聚合，所述能量源例如是紫外光源(UV)。由构造表面施加在聚合物驻极体薄膜的被处理表面上的压力以及施加压力的时间段T1适应于形成膜的聚合物材料。可以通过本领域技术人员已知的与在根据本专利技术的方法中施加的压力相适应的任何压力施加装置来施加压力。根据本专利技术有利地，在第二步骤中由所述构造表面施加在所述聚合物驻极体薄膜的被处理表面上的压力为5N至5000N，尤其为500N至2000N。根据本专利技术有利地，在一段预先确定的时间段T1期间模具的构造表面向聚合物驻极体薄膜的被处理表面上施加压力，所述预先确定的时间段为I秒至2小时。所述聚合物驻极体薄膜的厚度取决于其所涉及的应用。根据本专利技术有利地，聚合物驻极体薄膜的厚度小于5mm,尤其小于Imm,特别是小于500nm,并且尤其特别是小于150nmo在根据本专利技术的方法中使用的模具可以由能够与能够在聚合物驻极体薄膜中形成纳米图案的施加压力相适应的任何材料形成。特别是，模具必须由比形成聚合物驻极体薄膜的材料更硬的材料形成。另外，根据本专利技术有利地，模具具有由导体或半导体材料形成的构造表面。特别是，根据本专利技术有利地，模具由导体或半导体材料形成，尤其由在硅、N型掺杂硅、P型掺杂硅及其混合物中选择的材料形成，所述N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·雷西耶，E·帕洛，
申请(专利权)人：图卢兹国立应用科学学院，国立科学研究中心，
类型：
国别省市：