一種制備高級微結(jié)構(gòu)化聚多巴胺薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚合物的微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)，涉及彈性體基底拉伸回彈壓縮薄膜起皺的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微結(jié)構(gòu)的表面圖案化和功能化具有十分重要的理論意義和潛在應(yīng)用價值，因而成為當(dāng)前國際研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。通常所用的微結(jié)構(gòu)起皺模型是軟硬復(fù)合體系，該體系下層為軟彈性基底，上層為硬薄膜層，在體系拉伸釋放恢復(fù)到初始態(tài)時，由于軟硬層彈性模量的差異，會在界面處產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過臨界值時，為使體系能量最低，表面將以正弦曲線狀條紋結(jié)構(gòu)的方式來釋放該應(yīng)力，從而形成周期性正弦狀皺紋。而在水溶液中多巴胺能在溶解氧的作用下發(fā)生氧化交聯(lián)反應(yīng)，形成強(qiáng)力附著于固體材料表面的聚多巴胺復(fù)合薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明利用多巴胺易于自聚的特點(diǎn)，使形成的聚多巴胺薄膜在微結(jié)構(gòu)起皺體系中作為硬層，且根據(jù)多巴胺在親疏水面附著性的不同，利用銅網(wǎng)選區(qū)以制備宏觀圖案與微觀結(jié)構(gòu)相結(jié)合所形成的高級形貌特征。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種制備高級微結(jié)構(gòu)化聚多巴胺薄膜的方法，包括以下步驟:
[0005]步驟1、將PDMS預(yù)聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比為10:1混合后，倒入培養(yǎng)皿中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢栊纬删鶆虻念A(yù)聚合物；
[0006]步驟2、將步驟I制得的預(yù)聚合物在循環(huán)水式多用真空栗中脫氣Ih后，在70°C下加熱3h進(jìn)行固化，制得PDMS基底；
[0007]步驟3、將上述制備的PDMS基底剪切成3cmX Icm的片材，將該片材預(yù)拉伸20%，再在其上放置一層銅網(wǎng)進(jìn)行選區(qū)，然后，氧等離子體處理30秒；
[0008]步驟4、將多巴胺鹽酸鹽溶解于lOmmol/L的三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽溶液中，配成20mg/mL的多巴胺緩沖溶液，滴加0.lmol/L的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH至8.5備用；
[0009]步驟5、將步驟3處理后的PDMS基底浸入到步驟4制得的多巴胺緩沖溶液中，室溫條件下靜置24小時；用蒸餾水沖去片材表面殘留的溶液，室溫條件下自然干燥，然后以5mm/h的速率使片材回縮到初始狀態(tài)，從而得到表面具有宏觀圖案與微觀條形皺紋相互疊加的高級微結(jié)構(gòu)化的聚多巴胺薄膜。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0011]本發(fā)明選用PDMS為基底，銅網(wǎng)選區(qū)聚多巴胺復(fù)合層為硬層，通過拉伸回縮作用，制備了具有宏觀圖案與微觀皺紋結(jié)構(gòu)的樣品，做到了不同形貌的復(fù)合，從而為表面圖案化工藝提供了新思路。本發(fā)明制備方法簡單易行、節(jié)能環(huán)保，并可根據(jù)具體要求采用不同目數(shù)和形狀的銅網(wǎng)進(jìn)行選區(qū)，并且可以調(diào)節(jié)多巴胺的使用濃度以制備出一系列周期不同的高級微結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0012]圖1為實施例1所制備的薄膜上無選區(qū)微結(jié)構(gòu)圖案的光學(xué)顯微鏡圖片；
[0013]圖2為實施例1所制備的薄膜上銅網(wǎng)目數(shù)為100微結(jié)構(gòu)圖案的光學(xué)顯微鏡圖片；
[0014]圖3為實施例2所制備的薄膜上銅網(wǎng)目數(shù)為400微結(jié)構(gòu)圖案的光學(xué)顯微鏡圖片。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實施例僅僅對本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0016]實施例1、制備具有高級微結(jié)構(gòu)化聚多巴胺薄膜，步驟如下:
[0017]步驟1、將PDMS預(yù)聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比為10:1混合后，倒入培養(yǎng)皿中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢栊纬删鶆虻念A(yù)聚合物；
[0018]步驟2、將步驟I制得的預(yù)聚合物在循環(huán)水式多用真空栗中脫氣Ih后，在70°C下加熱3h進(jìn)行固化，制得PDMS基底；
[0019]步驟3、將上述制備的PDMS基底剪切成3cmX Icm的片材，將該片材預(yù)拉伸20%，再在其上放置一層目數(shù)為100的銅網(wǎng)進(jìn)行選區(qū)，然后，氧等離子體處理30秒作親水化處理，從而使PDMS基底上曝光區(qū)域與非曝光區(qū)域具有不同的親水性；
[0020]步驟4、將多巴胺鹽酸鹽溶解于lOmmol/L的三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽溶液中，配成20mg/mL的多巴胺緩沖溶液，滴加0.lmol/L的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH至8.5備用；
[0021 ] 步驟5、將步驟3處理后的PDMS基底浸入到步驟4制得的多巴胺緩沖溶液中，室溫條件下靜置24小時；用蒸餾水沖去片材表面殘留的溶液，此時PDMS基底上附著了一層聚多巴胺薄膜，室溫條件下自然干燥，然后以5mm/h的速率使片材回縮到初始狀態(tài)，從而得到表面具有宏觀圖案與微觀條形皺紋相互疊加的高級微結(jié)構(gòu)化的聚多巴胺薄膜。
[0022]圖1示出了該實施例1獲得的薄膜中無選區(qū)微結(jié)構(gòu)圖案的光學(xué)顯微鏡圖片，圖2示出了該實施例1獲得的薄膜中選區(qū)范圍內(nèi)的微結(jié)構(gòu)圖案的光學(xué)顯微鏡圖片。
[0023]實施例2、制備具有高級微結(jié)構(gòu)化聚多巴胺薄膜，其制備步驟與實施例1基本相同，其不同僅為:步驟3中采用的是目數(shù)為400的銅網(wǎng)進(jìn)行選區(qū)。圖3示出了該實施例2銅網(wǎng)目數(shù)為400微結(jié)構(gòu)圖案的光學(xué)顯微鏡圖片。
[0024]由于曝光區(qū)域與非曝光區(qū)域的PDMS親疏水性不同而造成多巴胺的生長膜厚不同，因而宏觀上形成具有銅網(wǎng)樣式的圖案，同時微觀上聚多巴胺薄膜在PDMS回縮擠壓的作用下形成條紋形貌皺紋，兩者疊加形成高級微圖案結(jié)構(gòu)；本發(fā)明利用簡單可行的操作方式和廉價易得的試劑，實現(xiàn)了在彈性體基底上構(gòu)筑形貌可控的皺紋微圖案。
[0025]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種制備高級微結(jié)構(gòu)化聚多巴胺薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、將PDMS預(yù)聚體和交聯(lián)劑按質(zhì)量比為10:1混合后，倒入培養(yǎng)皿中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢栊纬删鶆虻念A(yù)聚合物； 步驟2、將步驟I制得的預(yù)聚合物在循環(huán)水式多用真空栗中脫氣Ih后，在70°C下加熱3h進(jìn)行固化，制得PDMS基底； 步驟3、將上述制備的PDMS基底剪切成3cmX Icm的片材，將該片材預(yù)拉伸20%，再在其上放置一層銅網(wǎng)進(jìn)行選區(qū)，然后，氧等離子體處理30秒； 步驟4、將多巴胺鹽酸鹽溶解于lOmmol/L的三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽溶液中，配成20mg/mL的多巴胺緩沖溶液，滴加0.lmol/L的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH至8.5備用； 步驟5、將步驟3處理后的PDMS基底浸入到步驟4制得的多巴胺緩沖溶液中，室溫條件下靜置24小時；用蒸餾水沖去片材表面殘留的溶液，室溫條件下自然干燥，然后以5mm/h的速率使片材回縮到初始狀態(tài)，從而得到表面具有宏觀圖案與微觀條形皺紋相互疊加的高級微結(jié)構(gòu)化的聚多巴胺薄膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備高級微結(jié)構(gòu)化聚多巴胺薄膜的方法，首先將PDMS基底機(jī)械拉伸20％，然后用銅網(wǎng)進(jìn)行選區(qū)，再氧等離子體處理30秒作親水化處理，從而使PDMS基底上曝光區(qū)域與非曝光區(qū)域具有不同的親水性，取下銅網(wǎng)后立刻將PDMS基底浸入到pH＝8.5的多巴胺緩沖溶液中，室溫條件下靜置24小時后取出沖洗干凈，此時PDMS基底上附著了一層聚多巴胺薄膜，待自然干燥后，緩慢回縮到初始狀態(tài)。薄膜在宏觀上形成具有銅網(wǎng)樣式的圖案，同時微觀上聚多巴胺薄膜在PDMS回縮擠壓的作用下形成條紋形貌皺紋，兩者疊加形成高級微圖案結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用簡單可行的操作方式和廉價易得的試劑，實現(xiàn)了在PDMS基底上構(gòu)筑形貌可控的皺紋微圖案。
【IPC分類】B81C1/00
【公開號】CN105016294
【申請?zhí)枴緾N201510306086
【發(fā)明人】魯從華, 孟潔云
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年6月4日