一种制备高级微结构化聚多巴胺薄膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚合物的微结构加工技术，涉及弹性体基底拉伸回弹压缩薄膜起皱的工艺方法。
【背景技术】
[0002]微结构的表面图案化和功能化具有十分重要的理论意义和潜在应用价值，因而成为当前国际研究的热点领域之一。通常所用的微结构起皱模型是软硬复合体系，该体系下层为软弹性基底，上层为硬薄膜层，在体系拉伸释放恢复到初始态时，由于软硬层弹性模量的差异，会在界面处产生相应的应力，当应力超过临界值时，为使体系能量最低，表面将以正弦曲线状条纹结构的方式来释放该应力，从而形成周期性正弦状皱纹。而在水溶液中多巴胺能在溶解氧的作用下发生氧化交联反应，形成强力附着于固体材料表面的聚多巴胺复合薄膜。
【发明内容】
[0003]本发明利用多巴胺易于自聚的特点，使形成的聚多巴胺薄膜在微结构起皱体系中作为硬层，且根据多巴胺在亲疏水面附着性的不同，利用铜网选区以制备宏观图案与微观结构相结合所形成的高级形貌特征。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供一种制备高级微结构化聚多巴胺薄膜的方法，包括以下步骤:
[0005]步骤1、将PDMS预聚体和交联剂按质量比为10:1混合后，倒入培养皿中，用玻璃棒充分搅拌形成均匀的预聚合物；
[0006]步骤2、将步骤I制得的预聚合物在循环水式多用真空栗中脱气Ih后，在70°C下加热3h进行固化，制得PDMS基底；
[0007]步骤3、将上述制备的PDMS基底剪切成3cmX Icm的片材，将该片材预拉伸20%，再在其上放置一层铜网进行选区，然后，氧等离子体处理30秒；
[0008]步骤4、将多巴胺盐酸盐溶解于lOmmol/L的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中，配成20mg/mL的多巴胺缓冲溶液，滴加0.lmol/L的氢氧化钠溶液，调节pH至8.5备用；
[0009]步骤5、将步骤3处理后的PDMS基底浸入到步骤4制得的多巴胺缓冲溶液中，室温条件下静置24小时；用蒸馏水冲去片材表面残留的溶液，室温条件下自然干燥，然后以5mm/h的速率使片材回缩到初始状态，从而得到表面具有宏观图案与微观条形皱纹相互叠加的高级微结构化的聚多巴胺薄膜。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0011]本发明选用PDMS为基底，铜网选区聚多巴胺复合层为硬层，通过拉伸回缩作用，制备了具有宏观图案与微观皱纹结构的样品，做到了不同形貌的复合，从而为表面图案化工艺提供了新思路。本发明制备方法简单易行、节能环保，并可根据具体要求采用不同目数和形状的铜网进行选区，并且可以调节多巴胺的使用浓度以制备出一系列周期不同的高级微结构。
【附图说明】
[0012]图1为实施例1所制备的薄膜上无选区微结构图案的光学显微镜图片；
[0013]图2为实施例1所制备的薄膜上铜网目数为100微结构图案的光学显微镜图片；
[0014]图3为实施例2所制备的薄膜上铜网目数为400微结构图案的光学显微镜图片。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
[0016]实施例1、制备具有高级微结构化聚多巴胺薄膜，步骤如下:
[0017]步骤1、将PDMS预聚体和交联剂按质量比为10:1混合后，倒入培养皿中，用玻璃棒充分搅拌形成均匀的预聚合物；
[0018]步骤2、将步骤I制得的预聚合物在循环水式多用真空栗中脱气Ih后，在70°C下加热3h进行固化，制得PDMS基底；
[0019]步骤3、将上述制备的PDMS基底剪切成3cmX Icm的片材，将该片材预拉伸20%，再在其上放置一层目数为100的铜网进行选区，然后，氧等离子体处理30秒作亲水化处理，从而使PDMS基底上曝光区域与非曝光区域具有不同的亲水性；
[0020]步骤4、将多巴胺盐酸盐溶解于lOmmol/L的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中，配成20mg/mL的多巴胺缓冲溶液，滴加0.lmol/L的氢氧化钠溶液，调节pH至8.5备用；
[0021 ] 步骤5、将步骤3处理后的PDMS基底浸入到步骤4制得的多巴胺缓冲溶液中，室温条件下静置24小时；用蒸馏水冲去片材表面残留的溶液，此时PDMS基底上附着了一层聚多巴胺薄膜，室温条件下自然干燥，然后以5mm/h的速率使片材回缩到初始状态，从而得到表面具有宏观图案与微观条形皱纹相互叠加的高级微结构化的聚多巴胺薄膜。
[0022]图1示出了该实施例1获得的薄膜中无选区微结构图案的光学显微镜图片，图2示出了该实施例1获得的薄膜中选区范围内的微结构图案的光学显微镜图片。
[0023]实施例2、制备具有高级微结构化聚多巴胺薄膜，其制备步骤与实施例1基本相同，其不同仅为:步骤3中采用的是目数为400的铜网进行选区。图3示出了该实施例2铜网目数为400微结构图案的光学显微镜图片。
[0024]由于曝光区域与非曝光区域的PDMS亲疏水性不同而造成多巴胺的生长膜厚不同，因而宏观上形成具有铜网样式的图案，同时微观上聚多巴胺薄膜在PDMS回缩挤压的作用下形成条纹形貌皱纹，两者叠加形成高级微图案结构；本发明利用简单可行的操作方式和廉价易得的试剂，实现了在弹性体基底上构筑形貌可控的皱纹微图案。
[0025]尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种制备高级微结构化聚多巴胺薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、将PDMS预聚体和交联剂按质量比为10:1混合后，倒入培养皿中，用玻璃棒充分搅拌形成均匀的预聚合物； 步骤2、将步骤I制得的预聚合物在循环水式多用真空栗中脱气Ih后，在70°C下加热3h进行固化，制得PDMS基底； 步骤3、将上述制备的PDMS基底剪切成3cmX Icm的片材，将该片材预拉伸20%，再在其上放置一层铜网进行选区，然后，氧等离子体处理30秒； 步骤4、将多巴胺盐酸盐溶解于lOmmol/L的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中，配成20mg/mL的多巴胺缓冲溶液，滴加0.lmol/L的氢氧化钠溶液，调节pH至8.5备用； 步骤5、将步骤3处理后的PDMS基底浸入到步骤4制得的多巴胺缓冲溶液中，室温条件下静置24小时；用蒸馏水冲去片材表面残留的溶液，室温条件下自然干燥，然后以5mm/h的速率使片材回缩到初始状态，从而得到表面具有宏观图案与微观条形皱纹相互叠加的高级微结构化的聚多巴胺薄膜。
【专利摘要】本发明公开了一种制备高级微结构化聚多巴胺薄膜的方法，首先将PDMS基底机械拉伸20％，然后用铜网进行选区，再氧等离子体处理30秒作亲水化处理，从而使PDMS基底上曝光区域与非曝光区域具有不同的亲水性，取下铜网后立刻将PDMS基底浸入到pH＝8.5的多巴胺缓冲溶液中，室温条件下静置24小时后取出冲洗干净，此时PDMS基底上附着了一层聚多巴胺薄膜，待自然干燥后，缓慢回缩到初始状态。薄膜在宏观上形成具有铜网样式的图案，同时微观上聚多巴胺薄膜在PDMS回缩挤压的作用下形成条纹形貌皱纹，两者叠加形成高级微图案结构。本发明利用简单可行的操作方式和廉价易得的试剂，实现了在PDMS基底上构筑形貌可控的皱纹微图案。
【IPC分类】B81C1/00
【公开号】CN105016294
【申请号】CN201510306086
【发明人】鲁从华, 孟洁云
【申请人】天津大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月4日