電滲驅動納米壓印聚合物流變填充行為與機理的研究.pdf

1、大尺度高清平板顯示（具有蛾眼結構的電視屏幕）、高效太陽能電池板、高性能玻璃（抗反射和自清潔玻璃）、LED圖形化（微納米圖形化藍寶石襯底NPSS、光子晶體LED）、晶圓級微納光學器件（晶圓級照相機）等領域為了改進和提高產品的品質和性能，對于大面積微納圖形化技術有著非常巨大的產業(yè)需求。這些產品其共同特征是需要在大尺寸非平整（較大的彎曲和翹曲、厚度尺度變化較大）襯底和易碎襯底上（硬質基材或者基板）實現(xiàn)高效率、低成本制造出大面積復雜三維微納米結

2、構。然而現(xiàn)有的傳統(tǒng)微納米制造技術無論從技術層面（非平整襯底和易碎襯底的大面積微納米圖形化，超大尺寸非平整襯底和易碎襯底的微納米圖形化），還是在實際大規(guī)?；a方面（生產成本高、生產效率低）都難以滿足產業(yè)化生產的實際要求，這成為制約這些高性能產品得到廣泛應用的瓶頸。
　　本文所提出的電滲驅動納米壓印是一種新型的納米壓印工藝，本工藝將直流電壓引入到納米壓印裝置中，液態(tài)聚合物在電場力（體積力）的作用下實現(xiàn)對模具微納米結構型腔的主動完全快

3、速一致性填充，避免了傳統(tǒng)納米壓印過程中兆帕級壓印力的引入，使得它在大面積納米壓印、高深寬比微納結構制造，尤其是在非平整（翹曲與表面突起）襯底與易碎襯底納米圖形化方面具有非常突出的潛能和優(yōu)勢，并且達到了大規(guī)模工業(yè)級（生產成本低、成產效率高）生產的要求。但是，電滲驅動納米壓印不同于現(xiàn)有的“壓力驅動”納米壓印和“電毛細力驅動”納米壓印，已有的納米壓印聚合物流變填充基礎理論和相關研究結果不再適用。因此，迫切需要開展基于電滲驅動納米壓印聚合物流變

4、填充機理的研究。
　　本文開展了電滲驅動納米壓印聚合物流變填充機理、影響因素和規(guī)律的研究?；谖⒘黧w電滲驅動原理，建立了電滲驅動納米壓印驅動力體積力、填充速度以及填充時間的理論模型，分析了壓印過程中液態(tài)聚合物的動態(tài)填充特性以及界面受力分析情況，給出了電場力（體積力）、表面張力、摩擦力以及黏滯力的理論模型。
　　利用COMSOL Multiphysics多物理場模擬軟件，揭示了液態(tài)聚合物在模具型腔動態(tài)填充的過程，工藝參數(shù)、模具

5、幾何特征、聚合物材料特性等因素對于納米壓印流變填充的影響以及Zeta電勢、電壓以及聚合物粘度等因素對聚合物填充速度的影響。本研究為電滲驅動納米壓印技術奠定了理論基礎，并為電滲驅動納米壓印工藝優(yōu)化和和壓印裝備開發(fā)與性能的改進提供重要理論支撐和方向性指導。
　　為驗證電滲驅動納米壓印技術的工藝可行性，本文設計一套實驗平臺方案并搭建實驗平臺:選用透明ITO導電膜和通過對具有特征結構的母模板進行軟模具復型而得到的PDMS軟模具，ITO導電