[发明专利]一种基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法

权利要求书

1.一种基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)采用纳米压印工艺将模具上的微结构转移复制到压印材料上，制造出微结构；

(2)使用电喷印在微结构上选择性打印沉积自组装材料；

(3)使自组装材料发生微相分离，自组装出纳结构；

(4)将纳结构转移复制到目标材料上。

2.如权利要求1所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述步骤(1)的具体方法包括：

(1-1)在基底上涂铺一层液态压印材料；

(1-2)采用软UV纳米压印工艺、滚型纳米压印工艺或热纳米压印工艺，将模具上的微结构转移复制到压印材料上；

(1-3)去除残留层，在压印材料上制造出微结构。

3.如权利要求2所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述步骤(1-1)中，所述基底为非导电材料或导电材料，当所述基底为导电材料时，需要在其上先沉积一层介电材料。

4.如权利要求2所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述步骤(1-1)中，所述压印材料为UV固化导电液态聚合物或具有导电特性的热压印材料。

5.如权利要求2所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述步骤(1-2)中，所述微结构为凸台结构，所述凸台结构包括但不限于圆柱、圆台、方形凸台、六角形凸台和梯形凸台。

6.如权利要求1所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述步骤(2)中，具体方法包括：

(2-1)将具有微结构的基底置于电喷印工作台之上；

(2-2)以自组装材料为打印材料，利用电喷印工艺在基底微结构上选择性喷印沉积一层自组装材料；由于基底为非导电材料，压印的微结构具有导电性，电喷印喷射的自组装材料会定向有选择性的沉积到微结构上，在其它区域不会沉积自组装材料。

7.如权利要求6所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述自组装材料包括两嵌段共聚物、三嵌段共聚物或四嵌段共聚物材料，当采用两嵌段共聚物PS-b-PMMA时，所述两嵌段共聚物PS-b-PMMA体积分数f为0.6-0.8，沉积厚度为100-600nm。

8.如权利要求6所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述电喷印使用的工艺参数：电压350V-500V，喷头距离基材的高度20-30微米。

9.如权利要求1所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述步骤(3)中，当自组装材料为两嵌段共聚物PS-b-PMMA时，其具体方法包括：

(3-1)在氮气环境下，180℃～260℃下退火5-60分钟，两嵌段共聚物PS-b-PMMA发生微相分离，自组装出垂直于基底的纳结构；

(3-2)采用深紫外光曝光，剂量为25J/cm²，曝光时间为2-5分钟，在降解PMMA相同时交联固化PS相；

(3-3)使用冰醋酸浸泡2-4小时，溶解去除分解后的PMMA相。

10.如权利要求1所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述步骤(4)中，转移复制纳结构的具体方法为：

以PS相模板为掩模，采用刻蚀工艺将PS相纳结构转移复制到微结构上；或者以PS相模板为掩模，采用沉积、电铸、lift-off工艺，将PS相纳结构转移复制到功能材料上，制造出微纳复合结构。

11.如权利要求1所述的基于4D打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法，其特征是：所述步骤(3)、(4)中，所述纳结构包括但不限于纳米柱、纳米孔和纳米墙结构；所述自组装出的纳结构包括但不限于球状相、柱状相、层状相和螺旋状相。