一种通过偏振光调控偶氮聚合物复合体系皱纹形貌的方法与流程

本发明涉及一种偏振光诱导偶氮苯高分子薄膜表面起皱的方法。

背景技术：

表面起皱技术在柔性电子器件、材料表面润湿性以及粘附性调控等领域逐渐引起人们的重视。表面起皱技术可以通过加热冷却诱导法、机械拉伸回缩法以及溶剂溶胀诱导法等方法诱导产生，这些方法存在着能耗高、污染大等缺点。偶氮苯材料由于其独特的光致顺反异构现象被广泛研究，而偶氮苯光栅的制备通常需要较大的光强来实现，具有能耗高的特点。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明提出了一种通过偏振光调控偶氮聚合物复合体系皱纹形貌的方法。本发明采用侧链偶氮苯高分子聚氨基偶氮苯(paab)为薄膜，以聚二甲基硅氧烷(pdms)为基底构筑了智能的光响应双层体系，实现了通过调控激光照射时间以及基底模量来调控表面皱纹形貌的目的，并取得了很好的效果，可以成为一种实现表面起皱的很好的方法。本发明选用pdms弹性体为基底，先在其表面旋涂一定厚度的pei薄膜，然后再在其表面旋涂一定厚度的paab薄膜，最后在偏振光照射后观察其表面产生的皱纹结构。此外，通过调整基底模量和激光照射时间也可以实现不同形貌的皱纹图案。基于这个方法我们可以通过调节基底模量和激光照射时间实现paab/pdms双层体系表面皱纹调控的目的，操作简便快捷，加工时间短，避免了繁琐复杂的操作步骤，加工过程的设备、材料损耗小。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种通过偏振光调控偶氮聚合物复合体系皱纹形貌的方法，实施过程是：移取质量分数为3％的聚乙烯亚胺/乙醇溶液于pdms弹性体表面，通过旋涂法旋涂一层均匀薄膜；然后移取质量体积比为30mg/ml的聚氨基偶氮苯/四氢呋喃溶液，通过旋涂法旋涂第二层均匀薄膜，得到均匀的复合膜；pdms弹性体模量通过预聚体与交联剂配比进行调控，采用波长为405nm偏振光对该复合膜的膜基体系表面进行处理，通过调控激光照射时间以及pdms弹性体模量调控表面产生的皱纹形貌。

进一步讲，本发明通过偏振光调控偶氮聚合物复合体系皱纹形貌的方法，具体步骤如下：

步骤一、将pdms预聚体与交联剂按照质量比为10～40:1混合后，倒入离心管中，搅拌后形成均匀的pdms预聚体与交联剂的混合物；将该混合物进行真空脱气处理1h后倒入培养皿中并均匀地分布；将倒入培养皿中的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70摄氏度下加热固化4小时，得到pdms弹性体；

步骤二、先用蒸馏水和无水乙醇逐次对盖玻片进行超声清洗，然后置于体积比为1:1:5的双氧水/氨水/去离子水的混合溶液中70℃加热10min，最后用去离子水冲洗干净、烘干待用；

步骤三、将聚氨基偶氮苯溶解于四氢呋喃中，并通过针孔过滤器过滤得到均一的质量体积比为30mg/ml聚氨基偶氮苯/四氢呋喃溶液，将聚乙烯亚胺溶液稀释至乙醇中得到质量分数3％的聚乙烯亚胺/乙醇溶液；

步骤四：以pdms弹性体为基底，将pdms基底置于洁净的盖玻片上，利用旋涂法依次在所述基底表面上旋涂上述的聚乙烯亚胺/乙醇溶液和聚氨基偶氮苯/四氢呋喃溶液，其中，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间均为30秒，以pdms基底尺寸为15mm×15mm计，旋涂聚乙烯亚胺/乙醇溶液，聚氨基偶氮苯/四氢呋喃溶液的量均为30微升来控制旋涂量，最终得到均匀的复合薄膜；

步骤五：以多波长激光器为激光光源，将波长为405nm的非偏振光通过偏振片获得偏振光对上述复合膜基体系表面进行光照处理，光照过程中在该复合薄膜表面产生皱纹形貌。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明选用pdms弹性体为基底，先在其表面旋涂一定厚度的pei薄膜，然后再在其表面旋涂一定厚度的paab薄膜，最后在偏振光照射后观察其表面产生的皱纹结构。此外，通过调整基底模量和激光照射时间也可以实现不同形貌的皱纹图案。基于这个方法我们可以通过调节基底模量和激光照射时间实现paab/pdms双层体系表面皱纹调控的目的，操作简便快捷，加工时间短，避免了繁琐复杂的操作步骤，加工过程的设备、材料损耗小。

本发明提出一种通过偏振光调控偶氮聚合物复合体系皱纹形貌的方法，通过简单的参数的调节可以实现paab/pdms复合体系表面起皱皱纹形貌的调控，具有简单、快捷、重复性好等特点，避免了制备过程复杂、设备昂贵、效率低等缺点，在材料表面图案的构筑等领域有潜在的应用前景。

附图说明

图1(a)和图1(b)均为本发明实施例1条件下得到的表面皱纹形貌的光学显微镜照片，其中，图1(a)是基底为30:1时405nm偏振光照射5分钟后光学显微镜照片，图1(b)是基底为40:1时405nm偏振光照射5分钟后光学显微镜照片。

图2(a)和图2(b)均为本发明实施例2条件下得到的表面皱纹形貌的光学显微镜照片，其中，图2(a)是基底为40:1时405nm偏振光照射1分钟后光学显微镜照片，图2(b)是基底为40:1时405nm偏振光照射12分钟后光学显微镜照片。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

实施例1：一种通过偏振光调控偶氮聚合物复合体系皱纹形貌的方法，包括以下步骤：

步骤一：将pdms预聚体与交联剂分别按照质量比为30:1、40:1混合后，分别倒入离心管中，搅拌后形成均匀的pdms预聚体与交联剂的混合物；将混合物进行真空脱气处理1h后倒入培养皿中并均匀地分布；将倒入培养皿中的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70摄氏度下加热固化4小时；得到两块模量不同的pdms基底，其中，将pdms预聚体与交联剂质量比为30:1的记为pdms基底a，将pdms预聚体与交联剂质量比为40:1的记为pdms基底b；

步骤二：先用蒸馏水和无水乙醇逐次对盖玻片进行超声清洗，然后置于体积比为1:1:5的双氧水/氨水/去离子水的混合溶液中70℃加热10min，最后用去离子水冲洗干净、烘干待用；

步骤三：将聚氨基偶氮苯溶解于四氢呋喃中，并通过针孔过滤器过滤得到均一的质量体积比为30mg/mlpaab/thf溶液，将聚乙烯亚胺溶液稀释至乙醇中得到质量分数3％的pei/乙醇溶液；

步骤四：将pdms基底a置于洁净的盖玻片上，利用旋涂法依次在所述pdms基底a上旋涂上述的pei/乙醇溶液和paab/thf溶液，其中，旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为30s,以pdms基底a尺寸为15mm×15mm计，旋涂pei/乙醇溶液，paab/thf的量均为30微升来控制旋涂量，最终得到均匀的复合薄膜a；对pdms基底b重复步骤四的操作，得到均匀的复合薄膜b；

步骤五：以多波长激光器为激光光源，将405nm256mw的非偏振光通过偏振片获得偏振光(该光通过偏振片后功率大约减弱到原来的20％)分别对上述复合薄膜a、复合薄膜b的膜基体系表面进行光照处理5分钟，光源距离样品表面0.9cm，光照后通过光学显微镜观察。

图1(a)是基底为30:1时得到的复合薄膜a，用405nm偏振光照射5分钟后光学显微镜照片，图1(b)是基底为40:1时得到的复合薄膜b，用405nm偏振光照射5分钟后光学显微镜照片。

实施例2：一种通过偏振光调控偶氮聚合物复合体系皱纹形貌的方法，与实施例1的不同仅为，步骤一中仅采用40:1的基底(即pdms基底b)，从而在步骤四中也仅是制备得到复合薄膜b，在步骤五中以多波长激光器为激光光源，将405nm256mw的非偏振光通过偏振片获得偏振光(该光通过偏振片后功率大约减弱到原来的20％)分别对复合薄膜b的膜基体系表面进行光照处理1分钟和光照处理12分钟。

图2(a)是对复合薄膜b，用405nm偏振光照射1分钟后光学显微镜照片，图2(b)是对复合薄膜b，用405nm偏振光照射12分钟后光学显微镜照片。

本发明中，通过调控pdms基底模量和激光照射时间来调控所得皱纹的形貌。当基底模量为40:1时，405nm偏振光照射过程中逐渐产生取向的皱纹结构，随着基底模量的增大(30:1)，皱纹结构的周期减小，如图1(a)和图1(b)所示；同一膜基体系，随着照射时间延长，产生的皱纹结构周期逐渐减小，如图2(a)和图2(b)所示。

综上，本发明要通过调节激光照射时间以及基底模量实现对paab/pdms双层体系表面皱纹的调节，通过调整激光照射时间以及基底模量来得到不同的表面皱纹形貌。本发明方法克服了之前制备过程复杂，过程可控性差的缺点。

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。