[发明专利]一种基于纳米成型技术的力响应性光子晶体材料的制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米成型技术的力响应性光子晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，石英母模板的制备步骤

取一石英基片，利用电子束光刻技术和反应离子刻蚀技术，按预先设计的光子晶体结构参数，对石英基片进行表面刻蚀，在石英基片的表面上刻蚀出符合所设计的光子晶体结构参数的图案A，得到带有图案A的石英母模板；

第二步，聚二甲基硅氧烷软模板的制备步骤

(1)对上述石英母模板的图案A进行表面防粘处理，并在图案A的表面上旋涂一层聚二甲基硅氧烷；

(2)将石英母模板及其上的聚二甲基硅氧烷置于真空干燥箱内，在-0.1MPa下进行加压去气处理30min；再升温至120℃，在此温度下热烘10min，以使聚二甲基硅氧烷固化；

(3)待聚二甲基硅氧烷完全固化后，取出，在室温下脱模，得到聚二甲基硅氧烷软模板；此时，聚二甲基硅氧烷软模板的表面带有图案B；

第三步，具有光子晶体结构的单层高弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层的制备步骤

(1)取硅基片，依次在其表面上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯作为粘结层、一层高弹性凝胶作为基体层；

(2)将聚二甲基硅氧烷软模板放置于硅基片的基体层上，组装成压印试样，然后，将压印试样放入纳米压印机中，进行紫外纳米压印，在软模板与基体层保持良好共形的基础上待基体层充分固化；

(3)压印完成后，取出压印试样，在室温下脱模，得到以硅基片为衬底的高弹性凝胶结构层，其表面带有图案C，该图案C的形状、尺寸全等于上述图案A；

(4)在高弹性凝胶结构层的图案C上用匀胶机匀一层粘弹性聚合物，将图案C的凹槽填充满，然后在紫外光下进行固化，形成具有光子晶体结构的单层高弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层；

第四步，具有光子晶体结构的多层高弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层的制备步骤

(1)在具有光子晶体结构的单层高弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层上继续旋涂高弹性凝胶，并重复第三步的(2)～(4)若干次，最后再旋涂一层高弹性凝胶，堆叠形成所需厚度的以硅基片为衬底的具有光子晶体结构的多层高弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层；

(2)将以硅基片为衬底的具有光子晶体结构的多层高弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层置于丙酮溶液中浸泡，溶去硅基片表面上的聚甲基丙烯酸甲酯粘结层，以使具有光子晶体结构的多层高弹性凝胶-粘弹性聚合物复合层与硅基片分离，即得。

2.根据权利要求1所述的基于纳米成型技术的力响应性光子晶体的制备方法，其特征在于，所述高弹性凝胶是由聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚马来酸乙二醇酯或N-乙烯吡咯烷酮/丙烯酰胺共聚物中的一种物质形成；所述粘弹性聚合物是由聚十二烷基甘油基衣康酸盐、苯乙烯或聚苯乙烯中的一种物质形成。

3.根据权利要求1所述的基于纳米成型技术的力响应性光子晶体的制备方法，其特征在于，上述旋涂均采用两步旋涂法进行：

第一步的转速为500r/min，第二步的转速为3000r/min。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于纳米成型技术的力响应性光子晶体的制备方法，其特征在于，所述纳米压印机的工作参数为：目标压力为100KPa，紫外曝光时间为5min。