[发明专利]金属玻璃基塑料热压印微成型模具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于凝聚态物理和材料科学领域，具体来说是涉及一种金属玻璃基塑料热压印微成型模具，及以热压印的方法制备该金属玻璃基塑料热压印微成型模具的方法。

背景技术

随着现代科学技术的发展，人们对于不导电微纳米器件的要求越来越高，而热塑性塑料由于其价格便宜，种类众多，可加工范围宽以及微成型性能优良等优点而备受关注。此外，由于这类材料通常具有很独特的光学性能，所以在未来光学微器件的制备中也会发挥越来越重要的作用。虽然人们对热塑性塑料的微成型技术有了一定的认识，但是用什么材料以及如何精确地制备塑料微成型模具一直以来都是人们迫切想要解决的问题。

热压印塑料微成型模具对材料具有一些要求，包括以下几个方面：

1、具有高强度，高硬度。成型的过程中往往需要施加压力，如果材料的强度不够，模具就会发生变形甚至损坏；

2、具有高韧性。为了提高生产效率，成型的周期便要缩短，材料需要承受成型力的冲击，如果韧性不够，便会发生断裂。

3、具有优良的热导率。材料在成型以及脱模的过程中需要对模具进行升温和降温，优良的热导率可以缩短升降温时间，提高生产效率。

4、具有耐腐蚀性。模具材料不能和需要成型的材料进行反应，同时为了便于脱模，在成型时，模具往往需要涂脱模剂，模具材料还不能和脱模剂反应。

5、具有良好的表面质量。为了便于脱模，模具表面质量要求良好，粗糙度要低。

现有的制备塑料微成型模具的材料有金属，例如钢材，黄铜，镍等，还有聚合物，陶瓷，以及半导体材料如硅等，这些材料有的是强度不足，比如最常用的镍，它的强度随着温度升高下降的很快，有些材料则由于太脆而不能满足使用要求，例如硅，陶瓷等。

除了材料的不足，制备方法也存在一些问题。现有的制备塑料微成型的模具的方法包括几大类，分别是：直接成型，包括机加工、激光烧蚀、电火花放电成型等；光刻成型，包括紫外光刻，X射线光刻以及电子束曝光等。但是光刻成型通常要经过电镀才能加以使用。以上制备塑料微成型模具的方法存在一些缺点，例如机加工的方法能成型的最小尺寸有限制，大概在几十到一百微米之间，不能加工更小的尺寸。激光烧蚀和电火花制备的模具表面质量不好，粗糙度较高，而光刻技术虽然具有较高的精度，但是光刻工艺复杂，成本高，并且光刻之后的电镀过程是一个很慢的过程，使模具生产的效率非常低，而且电镀对工艺要求较严格，还会造成环境的污染。所以，如何高效而准确的制备塑料微成型的模具成为制约塑料微器件生产的一道难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的塑料热压印微成型模具及其制备方法，以克服现有材料制备的模具及制备方法的缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种塑料热压印微成型模具，包括金属玻璃基体，所述金属玻璃基体上具有微结构。

其中，所述金属玻璃基体为Pd基、La基、Ce基、Zr基、Mg基、Au基、Pt基、Sc基、Dy基、Er基、Ho基、Nd基、Ni基、NiNb基、Pr基、Sm基、Tb基的金属玻璃基体。

其中，所述金属玻璃基体为Pd₄₀Cu₃₀P₂₀Ni₁₀、La_57.5Al_17.5Cu_12.5Ni_12.5、Ce₆₉Al₂₀Cu₁₀Co₁、Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀、Zr₆₅Cu₁₅Al₁₀Ni₁₀、或Au₄₉Ag_5.5Pd_2.3Cu_26.95i_16.3。

其中，所述微结构为圆柱结构，所述圆柱结构的直径为5-10μm，深度为5-10μm，所述微结构的周期为8-20μm。

其中，所述金属玻璃基体宽度为5-10mm，厚度为1-2mm，长度为5-10mm。

而且，为实现上述目的，本发明提出一种制备塑料热压印微成型模具的方法，包括：

步骤1：制备金属玻璃的薄板：将金属玻璃的熔体冷却，得到金属玻璃的薄板；