[发明专利]液晶聚合物表面微纳结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，包括以下步骤：制备或取具有取向的液晶聚合物；对所述液晶聚合物进行加热，所述液晶聚合物的清亮点温度Ti≥所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，将所述液晶聚合物置于电场中，所述电场的电场强度E≥10supgt;7/supgt;V·msupgt;‑1/supgt;，形成表面微纳结构。本发明提供的制备方法是一种自组装的过程，能够制备出与传统光刻所得到类似的结构如条纹结构，但是无需光刻过程中所需要的昂贵的光学设备与复杂繁琐的工艺流程，能克服传统光刻的衍射极限，从而有望能制备更小的表面微纳结构。

技术领域

本发明涉及微纳表面结构制备领域，尤其是涉及一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法。

背景技术

在自然界中，形态尤其是生物的表面形态是一种至关重要的生存策略。自然界经过亿万年的进化，每一种生物都有其独特的生存策略，它们的聪明之处在于其可以根据环境的变化将微观的分子组织排布转换为特定的表面形貌。受到自然界的启发，科学家们提出很多的方法去制备微纳尺度的表面形貌。但是大多数的方法都是基于需要复杂、昂贵的光学装置的光刻技术。近几年，液晶聚合物由于其具有的各项异性的热膨胀系数，受到许多研究者的关注，但大多数的工作都是基于液晶聚合物网络体系。液晶聚合物网络体系需要较高的交联密度，这使得这类型的方法存在一些缺点：如形变量较低、设计特定表面形貌的流程比较复杂等。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法。

本发明的第一方面，提供了一种液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，包括以下步骤：

制备或取具有取向的液晶聚合物；

对所述液晶聚合物进行加热，所述加热的温度T≥所述液晶聚合物的玻璃化温度Tg，将所述液晶聚合物置于电场中，所述电场的电场强度E≥10⁷V·m^-1，形成表面微纳结构。

根据本发明实施例的液晶聚合物表面微纳结构的制备方法，至少具有如下有益效果：

本发明主要是利用液晶聚合物的流动各项异性的原理，自组装形成表面微纳结构，具体原理为：本发明对液晶聚合物进行加热，使得液晶聚合物具有流动性，液晶聚合物置于电场中时，液晶聚合物与空气的界面处存在的电场能够克服产生表面形貌所带来的毛细管力增加效应，从而诱导液晶聚合物发生流动，本发明通过实验研究发现在电场的作用下，高强度的静电场(E≥10⁷V·m^-1)在液晶聚合物与空气间的界面处产生的静电力能够克服液体的表面张力，使得流动的液晶聚合物固有的微观热扰动不断增大，并沿着电场线方向流动，选择具有不同取向的液晶聚合物，最终能够形成不同的具有特定形状和几何尺寸的表面微纳结构。本发明提供的制备方法是一种自组装的过程，能够制备出与传统光刻所得到类似的结构如条纹结构，但是无需光刻过程中所需要的昂贵的光学设备与复杂繁琐的工艺流程，能克服传统光刻的衍射极限，从而有望能制备更小的表面微纳结构。

在本发明的一些实施方式中，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+20℃。在本发明的一些优选的实施方式中，所述温度T≥所述玻璃化温度Tg+40℃。调控加热温度能够使得液晶聚合物具有流动性。温度T控制在高于液晶聚合物的玻璃化温度20℃或者40℃，好处是增加温度可以使得液晶聚合物的粘度降低，使得后续形成表面微纳结构的速度增快。在本发明的一些实施方式中，所述取向为平行取向和/或垂直取向，即取向可以为平行取向，或者为垂直取向，或者为平行取向和垂直取向交替分布的复合取向。

在本发明进一步的一些实施方式中，所述取向为平行取向，或者为同时具有平行取向和垂直取向。利用具有基板的液晶盒制备液晶聚合物时，平行取向区域的液晶聚合物的层结构垂直于基板，容易沿着电场线方向向上流动，因此具有平行取向的液晶聚合物更容易产生表面微纳结构。

在本发明的一些实施方式中，所述具有取向的液晶聚合物通过包括以下的步骤制备：