[发明专利]以胶体晶体为墨水进行微接触印刷的方法

摘要

本发明涉及一种利用改进的微接触印刷技术对胶体晶体进行图案化和转移及构造图案化异质胶体晶体的以胶体晶体为墨水进行微接触印刷的方法。包括有序胶体晶体的制备、具有有序微观结构的PDMS模板的制备、二维胶体晶体在PDMS模板表面的图案化、涂有聚合物膜层的基底的制备、胶体晶体的微接触印刷五个步骤。聚合物膜层材料是聚乙烯醇、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。此方法不但实现了对胶体晶体的微观图案化而且实现了胶体晶体向不同材质的基片的转移。该方法具有简单快捷，方便灵活的特点，在同一基底上可进行多次微接触印刷得到异质的胶体晶体膜，这种方法可广泛地用于胶体晶体光学器件的设计和制备并将进一步促进新型材料和光学器件的发展。

主权项

1、以胶体晶体为墨水进行微接触印刷的方法，包括有序胶体晶体的制备、具有有序微观结构的PDMS模板的制备、二维胶体晶体在PDMS模板表面的图案化、涂有聚合物膜层的基片的制备、胶体晶体的微接触印刷五个步骤，其特征在于：①有序胶体晶体的制备：将单分散的二氧化硅微球或聚苯乙烯微球，加去离子水稀释，调节至质量百分浓度为0.5～2.0％，将10～20微升微球乳液滴到倾斜50～60度角经处理后的硅片、玻璃片、金片或石英片基片上，在室温湿度为30～60％的气氛下将溶剂自然挥发，得到有序的胶体晶体；②具有有序微观结构的PDMS模板的制备：首先将液态的二甲基硅氧烷预聚体与对应的固化剂按质量比15∶1～3∶1的比例混合均匀，真空脱气后灌进由平整的玻璃片和表面图案化的光刻胶板组成的模具中，40℃～80℃固化3～10小时，冷却后将固化好的聚合物膜从光刻胶板上小心地揭下，从而得到表面图案化的聚二甲基硅氧烷模板，即PDMS模板；③二维胶体晶体在PDMS模板表面的图案化：将带图案的PDMS模板和已得到的胶体晶体在0.2×105～1.0×105帕斯卡的压力下形成紧密接触，并于100～110℃的环境下加热3～20小时，将此样品冷却至室温，再把硅橡胶模板小心揭下来，从而使得与PDMS模板表面紧密接触的胶体晶体单层被转移到PDMS模板表面上，形成有序的排列，并且在胶体晶体的最上层形成图案化的微结构；④涂有聚合物膜层的基底的制备：将质量百分比浓度为1.0％～5.0％聚合物溶液以1000～3000rpm的速度旋涂在平面基底上，膜厚约为40～100nm；或采用浸涂的方法在曲面基底上涂聚合物膜，将曲面基底在聚合物溶液中浸一下，取出，竖直放置，让溶剂室温下自然挥发，膜厚约为40～100nm；⑤胶体晶体的微接触印刷：将在步骤③中形成的带有二维胶体晶体的图案化的PDMS模板和涂有聚合物薄层的基底在0.2×105～1.0×105帕斯卡下形成紧密接触，并于100～160℃下加热1.5～5小时，样品冷却至室温后，把PDMS模板小心的揭走，二维有序排列的胶体晶体就被转移到基底的表面上。