一种基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法

本发明涉及一种基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法，属纳米有序基底转印技术领域。

背景技术：

近年来，基于聚苯乙烯胶体自组装技术的各类基底由于具有成本低、制备简单、均一性好、可重现性高、可调性好等诸多优点，成为近年来炙手可热的前沿微纳加工技术之一，为研究光学超表面、可控浸润界面、荧光增强、表面增强拉曼散射等领域提供了技术支持。

通过调整聚苯乙烯微球的尺寸，可以制备各种类型的单层有序基底。通过多层聚苯乙烯微球或其他纳米、微米粒子自组装单层的叠加，可以大面积的制备具有特殊形貌的，基于聚苯乙烯的有序微纳基底。聚苯乙烯本身低熔点、高可塑性的特点进一步丰富了此类基底的可操作空间。

然而，自组装技术往往不能控制胶体颗粒沉积的区域，限制了此类有序基底在一些领域的应用。如微流控芯片的通道常在微米量级，远远超过了一般自组装技术对位置控制的精度范围。为了应对类似的困难，同时继承发挥已有的各类自组装技术，急需开发一种能定制化、快速、无损转移聚苯乙烯基有序微纳基底的转印方法。

技术实现要素：

技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，实现对基于聚苯乙烯胶体自组装的微纳基底的快速、无损、定制化转印。

技术方案：一种基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法，利用聚丙烯酸的粘性和水溶性，无损地转移并释放基于聚苯乙烯的微纳基底。包括以下步骤：

第一步：使用聚丙烯酸胶带将微纳基底粘起；

第二步：将胶带固定到转印的目标基片；

第三步：加热基片和胶带，使微纳基底与基片结合；

第四步：将基片和胶带浸入极性溶剂中，待聚丙烯酸失去粘性后去除胶带。

所述的聚丙烯酸胶带为粘附层为亲水改性的聚丙烯的单面或双面胶带。

所述的加热温度为微纳基底的熔点温度或软化温度。

所述的极性溶剂包括溶解聚丙烯酸的水、甲醇、乙醇中的任一种。

所述的去除胶带的操作在极性溶剂中进行。

有益效果：

1、利用聚丙烯酸胶带在干燥环境下的粘性，将微纳基底粘起，转印后的微纳基底可以保留完整、精细的结构。

2、有效提高了胶体自组装基底的利用效率。

3、利用聚丙烯酸的水溶性，将第三步所得复合体浸入水中，使其中的聚丙烯胶带丧失粘性，进而去除胶带。简化了转印的步骤与技术要求。

4、利用聚苯乙烯受热后粘附性增强，使微纳基底与基片紧密贴服，并在冷却后牢固结合，对一系列形貌的基底具有较好的适应性。

5、技术参数调节方便，可通过激光雕刻等方式设计胶带形状。

附图说明

图1是本发明提出的基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法示意图。其中，1为微纳基底，2为原基片，3为聚苯乙烯微球，4为聚丙烯酸胶带，5为目标基片。

图2为实施例1的定制化胶带的设计图。

图3实施例1的转印后微纳基底的照片。

图4实施例1的微纳基底转印前的sem。

图5实施例1的微纳基底转印后的sem。

图6为实施例2的微纳基底转印后的sem。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定发明的实施范围。

一种基于水溶性聚丙烯酸的有序基底转印方法，利用聚丙烯酸的粘性和水溶性，无损地转移并释放基于聚苯乙烯的微纳基底。包括以下步骤：

第一步：使用聚丙烯酸胶带将微纳基底粘起；聚丙烯酸胶带与微纳基底直接接触。

第二步：将胶带固定到转印的目标基片；聚苯乙烯与目标基片直接接触。

第三步：加热基片和胶带，使微纳基底与基片结合；

第四步：将基片和胶带浸入水中，待聚丙烯酸溶解后去除胶带。

实施例1

以具有类网粒体结构的聚苯乙烯/金膜/银纳米立方基底，及德莎64437改性聚丙烯胶带为例。微纳基底通过层层自组装法制备于pet薄片上。

第一步：使用聚丙烯酸胶带将有序基底粘起。具体的，将激光雕刻出指定形状的胶带平铺在基底上，轻轻按压使胶带服帖，匀速揭起胶带。胶带形状的设计如图2所示。

第二步：将胶带贴附到待转印硅片上的指定位置，轻轻按压使胶带服帖。

第三步：加热硅片和胶带，使有序基底与硅片结合，并在120℃保持20秒。具体的，将硅片放置到预加热至120℃的基板上，使用柔软的橡胶块轻轻按压胶带20秒后移去加热板。

第四步：将硅片和胶带浸入水中，待聚丙烯酸溶解后去除胶带。具体的，将硅片浸没于70℃的去离子水中，并保持20分钟。随着聚丙烯酸的溶解，胶带逐渐失去粘性并与有序基底脱离。将硅片清洗后吹干即完成转印过程。

对比设计的胶带形状与转印结果(图2，图3)，定制化的设计得到体现。对比本方法实施前后的基底形貌(图4，图5)，基底复杂的微纳结构得到完整保留。本实施例充分证明使用本发明可以快速、无损地转移定制化的微纳基底。

实施例2

以具有类网粒体结构的聚苯乙烯/金膜基底，及德莎64437改性聚丙烯胶带为例。微纳基底通过层层自组装法制备于pet薄片上。

第一步：使用聚丙烯酸胶带将有序基底粘起。具体的，将激光雕刻出指定形状的胶带平铺在基底上，轻轻按压使胶带服帖，匀速揭起胶带。胶带形状的设计为3列2行的正方形小块。

第二步：将胶带贴附到待转印硅片上的指定位置，轻轻按压使胶带服帖。

第三步：加热硅片和胶带，使有序基底与硅片结合，并在120℃保持20秒。具体的，将硅片放置到预加热至120℃的基板上，使用柔软的橡胶块轻轻按压胶带20秒后移去加热板。

第四步：将硅片和胶带浸入水中，待聚丙烯酸溶解后去除胶带。具体的，将硅片浸没于70℃的乙醇中，并保持20分钟。随着聚丙烯酸的溶解，胶带逐渐失去粘性并与有序基底脱离。将硅片清洗后吹干即完成转印过程。

对比设计的胶带形状与转印结果(图6)，定制化的设计得到体现。本实施例充分证明使用本发明可以快速、无损地转移定制化的微纳基底。

技术特征：

1.一种基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法，其特征在于，利用聚丙烯酸的粘性和水溶性，无损地转移并释放基于聚苯乙烯的微纳基底，包括以下步骤：

第一步：使用聚丙烯酸胶带将微纳基底粘起；

第二步：将胶带固定到转印的目标基片；

第三步：加热基片和胶带，使微纳基底与基片结合；

第四步：将基片和胶带浸入极性溶剂中，待聚丙烯酸失去粘性后去除胶带。

2.根据权利要求1所述的基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法，其特征在于，所述的聚丙烯酸胶带为粘附层为亲水改性的聚丙烯的单面或双面胶带。

3.根据权利要求1所述的基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法，其特征在于，在第三步中，加热温度为微纳基底的熔点温度或软化温度。

4.根据权利要求1所述的基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法，其特征在于，在第四步中，极性溶剂包括溶解聚丙烯酸的水、甲醇、乙醇中的任一种。

5.根据权利要求1所述的基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法，其特征在于，在第四步中，去除胶带的操作在极性溶剂中进行。

技术总结本发明公开了一种基于水溶性聚丙烯酸的微纳基底转印方法，利用聚丙烯酸的粘性和水溶性，无损地转移并释放基于聚苯乙烯的微纳基底。包括以下步骤：①使用聚丙烯酸胶带将有序基底粘起。②将胶带固定到转印的目标基片。③加热基片和胶带，使有序基底与基片结合。④将基片和胶带浸入水中，待聚丙烯酸溶解后去除胶带。所述方法利用了聚丙烯胶带粘性的可控性，实现了对微纳基底的无损、快速、定制化转印。技术研发人员：王著元;杨阔;宗慎飞;崔一平受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：2021.04.09技术公布日：2021.08.17