一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性SU-8胶型光弹性薄膜及其制备方法

本发明涉及光弹性材料改性制备领域，更具体的涉及一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、光弹性材料热力学稳定性直接影响变温度微弱应力光弹检测的测量可靠性，弹光系数则直接影响微弱应力光弹检测的测量灵敏度，然而，传统su-8胶难以兼顾热力学稳定性和弹光系数，亟需研发同时具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜，以支撑变温度微弱应力光弹检测。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜制备方法，通过该方法制备所获得改性su-8胶型光弹性薄膜，相较于未改性su-8胶型薄膜，热力学稳定性和弹光系数提升明显，可为变温度区间微弱应力光弹检测提供技术支撑。

2、本发明的另一目的在于提供一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜，采用上述方法制得。

3、为实现上述目的，本发明提供了一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将omnicoat胶滴附于氧化硅片之上，匀胶获得omnicoat层；

5、(2)超声使羟基化石墨烯与su-8胶溶液混合均匀，制备获得改性su-8胶溶液，于氧化硅片上匀胶获得改性su-8胶层；

6、(3)设定紫外曝光能量，调整掩膜版，实现薄膜结构向omnicoat层和su-8胶层的转移；

7、(4)将样品放入su-8胶专用显影液中，去除su-8层未曝光部分；

8、(5)将样品放入mf319显影液中，去除omnicoat层未曝光部分；

9、(6)将样品放入su-8胶专用去胶液中，制备得到改性su-8胶型光弹性薄膜。

10、进一步地，步骤(1)中所述omnicoat胶为microchem公司所生产粘附促进剂；所述氧化硅片为n100型单抛氧化硅片，直径为2英寸，厚度为300微米，其中，氧化层厚度为300纳米；所述匀胶速度为950rpm，时间为30秒。

11、进一步地，步骤(2)所述羟基化石墨烯与su-8胶溶液掺杂质量比为0.005：1，其中，su-8胶溶液为microchem公司所生成su-8 2015型号光刻胶溶液；所述匀胶为两段式匀胶，首先以500rpm旋转15秒，再以1000rpm旋转30s。

12、进一步地，步骤(3)所述紫外曝光能量为100mj/cm2，使su-8胶发生部分交联而不是完全交联，以提升材料弹光系数；所述薄膜结构为直径1厘米的圆形。

13、进一步地，步骤(6)所述su-8胶专用去胶液可对omnicoat牺牲层进行腐蚀，以实现改性su-8胶型光弹性薄膜的剥离。

14、与现有技术相比，在本发明提供的具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜制备方法中，先对su-8光刻胶进行了改性，通过掺杂一定比例羟基化石墨烯，以实现材料热力学稳定性的提升，通过控制紫外曝光能量使su-8光刻胶发生不完全交联，以实现弹光系数的提升，进而为变温度微弱应力光弹检测提供必要基础。

15、进一步地，本发明还提供一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜，采用上述方法制得。

技术特征：

1.一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜制备方法，其特征在于通过该方法制备所获得改性su-8胶型光弹性薄膜，相较于未改性su-8胶型薄膜，热力学稳定性和弹光系数提升明显，包括以下制备步骤：(1)将omnicoat胶滴附于氧化硅片之上，匀胶获得omnicoat层；(2)超声使羟基化石墨烯与su-8胶溶液混合均匀，制备获得改性su-8胶溶液，于氧化硅片上匀胶获得改性su-8胶层；(3)设定紫外曝光能量，调整掩膜版，实现薄膜结构向omnicoat层和su-8胶层的转移；(4)将样品放入su-8胶专用显影液中，去除su-8层未曝光部分；(5)将样品放入mf319显影液中，去除omnicoat层未曝光部分；(6)将样品放入su-8胶专用去胶液中，制备得到改性su-8胶型光弹性薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述omnicoat胶为microchem公司所生产粘附促进剂；所述氧化硅片为n100型单抛氧化硅片，直径为2英寸，厚度为300微米，其中，氧化层厚度为300纳米；所述匀胶速度为950rpm，时间为30秒。

3.根据权利要求1所述的一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜制备方法，其特征在于，步骤(2)所述羟基化石墨烯与su-8胶溶液掺杂质量比为0.005：1，其中，su-8胶溶液为microchem公司所生成su-8 2015型号光刻胶溶液；所述匀胶为两段式匀胶，首先以500rpm旋转15秒，再以1000rpm旋转30s。

4.根据权利要求1所述的一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜制备方法，其特征在于，步骤(3)所述紫外曝光能量为100mj/cm2，使su-8胶发生部分交联而不是完全交联，以提升材料弹光系数；所述薄膜结构为直径1厘米的圆形。

5.根据权利要求1所述的一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜制备方法，其特征在于，步骤(6)所述su-8胶专用去胶液可对omnicoat牺牲层进行腐蚀，以实现改性su-8胶型光弹性薄膜的剥离。

6.一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性su-8胶型光弹性薄膜，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的改性su-8胶型光弹性薄膜制备方法制得。

技术总结
本发明公开了一种具备高热力学稳定性和弹光系数的改性SU‑8胶型光弹性薄膜及其制备方法，通过该方法制备所获得改性SU‑8胶型光弹性薄膜，相较于未改性SU‑8胶型薄膜，热力学稳定性和弹光系数提升明显，包括以下制备步骤：(1)将Omnicoat胶滴附于氧化硅片之上，匀胶获得Omnicoat层；(2)超声使羟基化石墨烯与SU‑8胶溶液混合均匀，制备获得改性SU‑8胶溶液，于氧化硅片上匀胶获得改性SU‑8胶层；(3)设定紫外曝光能量，调整掩膜版，实现薄膜结构向Omnicoat层和SU‑8胶层的转移；(4)将样品放入SU‑8胶专用显影液中，去除SU‑8层未曝光部分；(5)将样品放入MF319显影液中，去除Omnicoat层未曝光部分；(6)将样品放入SU‑8胶专用去胶液中，制备得到改性SU‑8胶型光弹性薄膜。

技术研发人员：李庆民,高浩予,任瀚文,綦天润,马轶群,马一丹,肖涛
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15