新型光刻圖法，強勢助力加工工程表面

材料牛注：聚合物刷能有效改變材料表面的物理和化學性能，最近加利福尼亞大學的研究人員就發現了在微米和納米級材料表面光刻畫的新方法，它解決了傳統聚合物刷需要不斷重復引發的弊端，從而能夠更好的加工材料的過程表面。

工程表面為我們使用的物品增加了價值，可提供額外的安全層，簡化運行工序，保護物品質量或者增加物品功用。實例包括抗菌切割板、阻燃地毯和耐摩擦軸承。

材料研究人員正在尋找一種微米級表面化學刻圖的方法以改進傳統刻圖方法，這不僅可以節約人們在制造上所花費的時間和成本，而且可以為設計增加多功能性。

研究者們近期發表的論文中提出了“連續停流光刻圖”的方法，材料科學家描述了一種用刻好圖的聚合物刷在工程表面實現材料功能化的新方法。

Christian Pester說：“它是非常強大的工具，有多種用途”。Christian Pester是加利福尼亞大學Craig Hawker實驗室的博士后，同時也是在Advanced Materials上發表“連續停流光刻圖法”論文的主要作者。

如果你仔細觀察一些工程表面，在微米和納米級時你會發現它們不是平整或空的，而是由無窮小的細長聚合物分子與表面的一端相連組成。聚合物刷為材料表面注入各種特性和功能，比如材料可以防水，防止細菌附著，提高藥物輸送或者吸引其他分子，同時光刻圖聚合物刷允許多個功能的組合。

Pester說傳統的工程表面光刻畫聚合物刷法通常需要不斷重復并且浪費時間。對于多個聚合物刷，從初結晶開始進行的首個聚合物延長會失效，并且在重新沉積成新的晶體后不斷重復合成過程。Pester 補充說由于過程的繁瑣，每種類型的聚合物刷都可能會占據你一天中最好的時光。而隨著連續停流光刻圖的問世，傳統方法的大部分步驟都可以省略。

他說：“這種方法在化學上更加干凈，因為你無需反復沉積引發劑。這就意味著省去了洗滌和清潔的步驟。”

為了實現這一工藝，襯底（具原始沉積的分子）被封閉在一個停流池中，同時溶液緩緩流入。光的照射就會引發反應。一個單獨的光罩（本質上是一種漏板）放置在停流池的頂部，從而只允許部分光進入引發反應。延長步驟進行后，關閉光源，第一種溶液從池中排出，第二種溶液使聚合物功能化。由于光罩和襯底都沒有移動，因此只有暴露在光下的聚合物分子可以延長和功能化。

這些基本步驟可隨著反應體系的變化實現重復，而光源或者襯底與光罩的位置則處于單個連續的過程以產生聚合物刷。

Pester 說：“我們可以創造化學納米尺寸上的高度梯度，這只是間接的接近傳統方法的特點。”該技術提高了多功能化聚合物刷的發展，從而打開了未來進軍工業化應用的大門。

原文鏈接：Photopatterning method could boost engineered surfaces

文獻鏈接：Engineering Surfaces through Sequential Stop-Flow Photopatterning

本文由材料人編輯部劉萬春提供素材，張雨編譯，丁菲菲審核，點我加入材料人編輯部。