一种PI仿生纳米结构及其制备方法与应用

本发明属于柔性电子制备相关，更具体地，涉及一种pi仿生纳米结构及其制备方法与应用。

背景技术：

1、仿生微纳表面往往具有特殊粘附、结构色、陷光、疏水、抗菌等特性，通过在柔性电子器件材料表面制造相应的微结构，可以使该器件表面具备超疏水、陷光、抗菌、粘附等高强特性，这些特性对于提升柔性电子器件的性能，解决多场景应用等问题提供了新思路和新方法，如应用于光伏产品可提高光电转换效率，应用于医用植入物可实现杀菌、降低人体感染，应用于传感器件可提高其灵敏度及响应特性。

2、然而目前传统仿生微纳结构制备工艺如纳米压印、等离子刻蚀、模板法、气相沉积等，往往存在成本高昂、难以大批量生产、无法兼容柔性薄膜基板等缺点，且人工仿生制备的纳米结构表面往往难以达到与生物本身相媲美的性能。因此有必要寻找一种经济高效、可批量制造、且兼容柔性薄膜基板的微纳结构的制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种pi仿生纳米结构及其制备方法与应用，其无需借助生物模版，可实现大面积制造。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种pi仿生纳米结构的制备方法，该方法包括以下步骤：

3、(1)在基板上制备pi膜，并采用紫外激光穿过所述基板后对pi膜进行扫描，使得激光扫描区域的界面发生纳米尺度空化以达到亚剥离态，此时pi膜与玻璃基板之间的界面产生纳米纤维连接；

4、(2)在pi膜上粘贴热释放胶带，借助所述热释放胶带的外力辅助使得pi膜自玻璃基板上剥离；

5、(3)对热释放胶带进行加热以完成pi膜的热释放，从而得到pi仿生纳米结构。

6、进一步地，pi膜的厚度为1μm～20μm。

7、进一步地，激光中心波长为308nm；激光能量密度为70mj/cm2-120mj/cm2，重复照射次数为10次-900次。

8、进一步地，重复照射次数为50次。

9、进一步地，在110℃下对热释放胶带进行加热，完成pi膜的热释放过程。

10、进一步地，通过提高激光能量密度和照射次数来提高pi仿生纳米结构表面的纳米柱的高度。

11、进一步地，通过调节固定激光能量密度及照射次数来调节纳米柱的疏密度。

12、进一步地，通过调节激光扫描方式来调节纳米柱的各向同/异性。

13、本发明还提供了一种pi仿生纳米结构，所述pi仿生纳米结构是采用如上所述的pi仿生纳米结构的制备方法制备而成的。

14、本发明还提供了一种如上所述的pi仿生纳米结构在疏水结构中的应用。

15、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的pi仿生纳米结构及其制备方法与应用主要具有以下有益效果：

16、1.本发明结合了激光扫描及热释放胶带，可以直接通过激光扫描，无需光刻步骤，具有操作步骤简单、环境污染小等特点，可适用于大面积生产。

17、2.本发明制备的微纳结构可以兼容柔性基底，可在柔性薄膜上制备表面微纳结构。

18、3.通过对激光参数调节来调控纳米形貌变化，如提升纳米柱高度可以通过降低激光能量密度，提升照射次数来实现调节，改变纳米柱疏密可以通过固定能量密度及照射次数来调节，纳米柱各向同/异性可以通过扫描方式控制。

19、4.所制备纳米表面具有良好的疏水效果，采用接触角测量仪对pi纳米结构表面的疏水效果进行定量展示，发现存在pi纳米结构的表面的静态接触角可以达到133°，而光滑对照的pi表面静态接触角测量为85.2°，这说明表面的纳米结构形貌可以改变物质本身的润湿性，测量结果发现蜻蜓翅膀的静态接触角为133.7°，说明本发明所制备的pi仿生纳米结构与蜻蜓翅膀表面的微结构具有相近水平的疏水效果。

20、5.具有良好的陷光效果，纳米pi薄膜整体透过率相比光滑薄膜提高了～7％，整体反射率也降低了～7％，且由于pi薄膜对紫外波段光存在吸收性，在400nm左右的波段表面反射率达到仅1.5％。

技术特征：

1.一种pi仿生纳米结构的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的pi仿生纳米结构的制备方法，其特征在于：pi膜的厚度为1μm～20μm。

3.如权利要求1所述的pi仿生纳米结构的制备方法，其特征在于：激光中心波长为308nm；激光能量密度为70mj/cm2-120mj/cm2，重复照射次数为10次-900次。

4.如权利要求3所述的pi仿生纳米结构的制备方法，其特征在于：重复照射次数为50次。

5.如权利要求1所述的pi仿生纳米结构的制备方法，其特征在于：在110℃下对热释放胶带进行加热，完成pi膜的热释放过程。

6.如权利要求1-5任一项所述的pi仿生纳米结构的制备方法，其特征在于：通过提高激光能量密度和照射次数来提高pi仿生纳米结构表面的纳米柱的高度。

7.如权利要求6所述的pi仿生纳米结构的制备方法，其特征在于：通过调节固定激光能量密度及照射次数来调节纳米柱的疏密度。

8.如权利要求6所述的pi仿生纳米结构的制备方法，其特征在于：通过调节激光扫描方式来调节纳米柱的各向同/异性。

9.一种pi仿生纳米结构，其特征在于：所述pi仿生纳米结构是采用权利要求1-8任一项所述的pi仿生纳米结构的制备方法制备而成的。

10.一种权利要求9所述的pi仿生纳米结构在疏水结构中的应用。

技术总结
本发明属于柔性电子制备相关技术领域，其公开了一种PI仿生纳米结构及其制备方法与应用，该方法包括以下步骤：(1)在基板上制备PI膜，并采用紫外激光穿过所述基板后对PI膜进行扫描，使得激光扫描区域的界面发生纳米尺度空化以达到亚剥离态，此时PI膜与玻璃基板之间的界面产生纳米纤维连接；(2)在PI膜上粘贴热释放胶带，借助所述热释放胶带的外力辅助使得PI膜自玻璃基板上剥离；(3)对热释放胶带进行加热以完成PI膜的热释放，从而得到PI仿生纳米结构。本发明结合了激光扫描及热释放胶带，可以直接通过激光扫描，无需光刻步骤，具有操作步骤简单、环境污染小等特点，可适用于大面积生产。

技术研发人员：黄永安,卞敬,刘磊
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7