PDMS表面改性和辐射交联及其在软刻蚀技术中的应用
多种材料的宏观定位沉积很容易通过喷墨打印等方法进行，但是微纳米定位沉积很困难。级联缩印纳米刻蚀技术(SCAN)可以把多种材料的定位沉积在宏观操作，通过级联缩印到微纳米水平。目前该方法已经能将图形从厘米级缩小到微米级，但是在将图形从微米级缩小到纳米级的过程中，SCAN技术还需解决一些技术难题，如：墨水在聚合物基底上转印效率低、多次微缩后图形的形变以及无机功能材料的转印等等。由于这些难题也是利用软刻蚀方法在聚合物基底上制备高密度的柔性器件时普遍存在的问题，它们的解决将为制备高密度的柔性器件打下基础。
本文在分析目前所有能成功实现转印的软刻蚀方法的基础上，结合PDMS(聚二甲基硅氧烷)的性质，发明了三种可以在疏水聚合物基底上直接转印纳米颗粒的方法，分别利用磁力、静电力和毛细力促进了纳米颗粒在疏水聚合物基底上的转印效率。通过它们所制备的图形边界清晰，结构连续，而且表面干净，不需要清洗就可以使用，是三种低成本、高效率的制备方法。本文还对每种方法的优缺点、应用范围和机理进行了探讨。
本文也将这几种方法与本课题发明的级联缩印纳米刻蚀技术(SCAN)相结合，在拉伸的PDMS基底上成功实现一次微缩。但是，纳米结构在弹性体回缩的应力下产生的形变可能会导致吸附力过大而影响二次微缩的进行。
另外，我们也研究了亲水性对蛋白吸附的影响。利用经典的微接触印刷法在紫外/臭氧处理后的带羟基的PDMS表面转印蛋白，通过分析转印结果发现：一定浓度的羟基可以通过改善膜的亲水性而促进蛋白的吸附；过高浓度的羟基则会导致蛋白在基底表面扩散。
同时，纳米颗粒能在疏水聚合物基底上高效率地转印也意味着可以通过这些方法利用高分辨率的印章在基底上直接制备纳米级分辨率的原始图形，可以减少微缩次数从而减小图形的变形。然而，标准的PDMS只能制备亚微米级的印章。本文通过辐射交联的方法提高了PDMS印章的分辨率，制备了纳米级的PDMS印章。它的横向分辨率为20纳米，纵向分辨率为0.2纳米，宽深比可达20。与其它制备高分辨率PDMS印章的方法相比，该方法简便，不需使用催化剂，能在降低印章的小分子含量的同时提高印章的抗溶胀性能，而且所制备的印章弹性好，无需与其它材料复合就能直接使用。
我们还采用紫外光接枝聚丙烯酸的方法对PDMS印章进行了表面改性，使PDMS印章能转印极性“墨水”。为此，本文研究了接枝条件对接枝率和膜表面形貌的影响，发现在含乙醇的接枝溶液中，单体浓度越高、辐照时间越长所获得的基底表面也越平整。
- 作者：
- 杨海军
- 学位授予单位：
- 中国科学院上海应用物理研究所
- 专业名称：
- 无机化学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 胡钧
- 中图分类号：
- TQ264.17；TQ316.6
- 关键词：
- 聚二甲基
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