[发明专利]一种微纳米多级柱结构的自组装制备方法

说明书

本发明提供了一种微纳米多级柱结构的自组装制备方法，涉及微纳米材料制备技术领域。包括以下步骤：在铝基AAO模板的表面蒸镀有机薄膜，然后将预聚物浇注到铝基AAO模板的表面、固化，得到固化样品；腐蚀去除固化样品中的铝基AAO模板，并用有机溶剂洗涤，得到有机溶剂润湿的纳米柱阵列；最后经过预冷冻和冷冻干燥，形成微纳米多级柱结构。本发明通过冷冻干燥，将有机溶剂从固态直接转化为气态，可以降低干燥过程中液体挥发时表面张力对纳米柱阵列形貌的影响，即纳米柱间不会相互拉扯且团簇得很紧；通过控制有机溶剂的预冷冻温度，可以实现对纳米柱自组装尺度大小的调节。

技术领域

本发明涉及微纳米材料制备技术领域，具体涉及一种微纳米多级柱结构的自组装制备方法。

背景技术

近年来聚合物结构在有机半导体器件、生物传感、仿生黏附功能表面等领域表现出了广泛的应用前景，所以如何构筑聚合物结构体系成为人们研究的热点。

有研究人员利用传统的光刻技术，通过不断缩短曝光波长来实现更高分辨率的纳米光刻，但加工成本很高；还有通过电子束和聚焦离子束等技术进行扫描加工，成本较高且效率低下；也有研究者利用纳米压印技术制备纳米结构，但由于受脱模因素限制，很难获得高深宽比且结构完好的纳米结构；也有研究人员利用牺牲模板法制备聚合物纳米柱阵列。但目前有关构筑聚合物结构方面的研究主要集中在如何通过各种不同的方法来实现简单的纳米柱阵列，而对如何进一步实现纳米柱阵列的多尺度自组装，从而构筑具有特殊物理和化学性能的功能组装体系，还没有成熟的工艺可供选择，限制了对不同尺度下的多级微纳米结构材料方面的基础研究与应用，所以如何实现微纳米柱的自组装及调控自组装尺度的大小是个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微纳米多级柱结构的自组装制备方法。本发明提供的方法得到的微纳米多级柱结构具有自组装尺度可调控性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种微纳米多级柱结构的自组装制备方法，包括以下步骤：

将铝基AAO模板清洗后，在所述铝基AAO模板的表面蒸镀有机薄膜，然后将预聚物浇注到所述铝基AAO模板的表面、固化，得到固化样品；所述预聚物浇注至超过所述铝基AAO模板的孔洞高度；

将所述固化样品中的铝基AAO模板去除，得到纳米柱阵列；

所述纳米柱阵列经有机溶剂洗涤，得到有机溶剂润湿的纳米柱阵列；

所述有机溶剂润湿的纳米柱阵列依次经预冷冻和冷冻干燥，得到所述微纳米多级柱结构。

优选地，所述有机薄膜的材质包括聚对二甲苯或SBS树脂；所述有机薄膜的厚度为10～50nm。

优选地，去除铝基AAO模板的步骤包括：将所述固化样品依次浸渍在第一NaOH溶液、CuCl₂与HCl的混合溶液、第二NaOH溶液中。

优选地，所述有机溶剂包括丙酮、叔丁醇、醋酸异戊酯或抗冻蛋白溶液。

优选地，所述预冷冻的温度低于所述有机溶剂的熔点。

优选地，所述冷冻干燥的温度低于所述有机溶剂的熔点。

本发明提供了一种微纳米多级柱结构的自组装制备方法，包括以下步骤：将铝基AAO模板清洗后，在所述铝基AAO模板的表面蒸镀有机薄膜，然后将预聚物浇注到所述铝基AAO模板的表面、固化，得到固化样品；所述预聚物浇注至超过所述铝基AAO模板的孔洞高度；将所述固化样品中的铝基AAO模板去除，得到纳米柱阵列；所述纳米柱阵列经有机溶剂洗涤，得到有机溶剂润湿的纳米柱阵列；所述有机溶剂润湿的纳米柱阵列依次经预冷冻和冷冻干燥，得到所述微纳米多级柱结构。