用可见激光在聚(氨酯-酰亚胺)表面制备周期性亚微米结构.pdf

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1、Vol.23高等学校化学学报No.102002年10月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES1992~1995用可见激光在聚(氨酯-酰亚胺D表面制备周期性亚微米结构李梅1~路庆华1~2~隋郁1~李刚2~钱昱1~王宗光1(1.上海交通大学化学化工学院~上海200240;2.上海交通大学分析测试中心~上海200030D摘要由于含有偶氮苯染料侧基~聚(氨酯-酰亚胺D(PUID对532nm的光具有较强的吸收.采用该波长的可见偏振脉冲激光(Nd=YAG激光器的倍频输出D~在PUI薄膜表

2、面制备了激光诱导周期性表面微结构(LIPSSD.研究了染料引入方式以及染料侧基含量对微结构形成过程的影响~讨论了入射角~激光脉冲数~激光脉宽等激光辐射条件对LIPSS形成过程以及对微结构形貌和周期性的影响.关键词激光诱导周期性表面微结构(LIPSSD;聚(氨酯-酰亚胺D;可见激光中图分类号O631.6文献标识码A文章编号0251-0790(2002D10-1992-04随着微电子~光电子技术的迅猛发展~人们对材料微米~亚微米级的微制造技术提出了更高的要求~而激光技术的快速发展为这些要求的实现提供了可能性.目前

3、~激光技术已应用于激光消融~激光化学刻蚀~激光清洗~亚微米级加工等研究领域~并显示出良好的应用前景.通过选择适当的激光波长和控制合适的激光能量~能够在不改变材料本体性质的条件下~在材料的表面获得亚微米级的图形~这种图形显示出的特殊光电性能引起了研究人员的的极大兴趣[1~2].近年来~人们在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETD~聚碳酸酯(PCD和聚醚醚酮(PEEKD等聚合物材料表面获得了激光诱导周期性表面微结构(LIPSSD[3~5].由于这些聚合物在紫外区吸收很强~而对可见光吸收很弱~因此~人们在聚合物材料表面得到

4、的微结构通常都是采用紫外激光获得的.我们采用固体Nd=YAG激光器的四次谐波(7=[6]266nmD在聚酰亚胺表面制备了LIPSS.但是~由于这些波长激光光子的能量大于或接近于聚合物的键能~在微结构的制备过程中往往伴随着聚合物材料的光分解或光降解~难以得到图形清晰的微结构.如果在聚合物分子中引入对可见光有吸收的基团~而且可见光的光子能量远小于聚合物的键能~则能够避免聚合物光降解与光分解反应的发生.基于此~本文采用接枝方法在聚(氨酯-酰亚胺D(PUID中引入对532nm的光有吸收的偶氮苯染料基团~首次采用Nd=

5、YAG激光器的二次谐波(波长为532nmD可见偏振激光~在聚合物表面制备了LIPSS~并研究了微结构制备的影响因素.l实验部分l.l试剂与仪器甲苯-2~4-二异氰酸酯(TDI~A.R.级~上海化学试剂公司D和N~N-二甲基乙酰胺(DMAc~A.R.级~上海试剂一厂D在N气保护下减压蒸馏精制;4-N~N-二羟乙基-4/-硝基偶氮苯(DR-19D由2Aldrich公司提供;3~3/~4~4/-四酸酐二苯醚(ODPA~上海合成树脂研究所D在乙酸酐中重结晶精制;N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP~A.R.级~上海科昌精细

6、化学公司D使用前用分子筛脱水;4~4/-二氨基-3~3/-二甲基二苯甲烷(MMDAD由本实验室自制.辐射光源采用Nd=YAG调激光器(美国Continu-umSureliteI10~脉冲宽度为6nSD与锁模激光器(美国ContinuumPY61C-10~脉冲宽度为40pSD.收稿日期:2001-08-03.基金项目:国家自然科学基金(批准号:20004006~60087001D~教育部优秀青年教师资助计划~激光技术国家重点实验室开放基金和上海市科技委员会启明星跟踪计划项目资助.联系人简介:路庆华(1965年出

7、生D~男~博士~教授~主要从事激光与聚合物相互作用研究.E-mail:ghlug@online.Sh.cnNo.1O李梅等:用可见激光在聚(氨酯-酰亚胺D表面制备周期性亚微米结构1993================================================================激光能量用功率仪(MolectronP0WERMAX-5OODD测量.1.2实验过程1.2.1聚合物的合成与涂膜聚合物的合成与表征方法见文献[7~9].PI与PUI-I的分子结构见图1.00==CH3

8、CH3TC==C====0==N==N==CH2L=C=C==Jn0CPI0000====T======0====0==(RNHC00C00NHRN==NDI(RN==ND1-ILN====Jn===0000=N=N=N02=PUI-IFig.1ChemicalStructureSOfPIandPUI-xSamplesPUI-1~PUI-2~PUI-3~PUI-4~PUI-5areI=1/5~1/4