新型光刻图法，强势助力加工工程表面

材料牛注：聚合物刷能有效改变材料表面的物理和化学性能，最近加利福尼亚大学的研究人员就发现了在微米和纳米级材料表面光刻画的新方法，它解决了传统聚合物刷需要不断重复引发的弊端，从而能够更好的加工材料的过程表面。

工程表面为我们使用的物品增加了价值，可提供额外的安全层，简化运行工序，保护物品质量或者增加物品功用。实例包括抗菌切割板、阻燃地毯和耐摩擦轴承。

材料研究人员正在寻找一种微米级表面化学刻图的方法以改进传统刻图方法，这不仅可以节约人们在制造上所花费的时间和成本，而且可以为设计增加多功能性。

研究者们近期发表的论文中提出了“连续停流光刻图”的方法，材料科学家描述了一种用刻好图的聚合物刷在工程表面实现材料功能化的新方法。

Christian Pester说：“它是非常强大的工具，有多种用途”。Christian Pester是加利福尼亚大学Craig Hawker实验室的博士后，同时也是在Advanced Materials上发表“连续停流光刻图法”论文的主要作者。

如果你仔细观察一些工程表面，在微米和纳米级时你会发现它们不是平整或空的，而是由无穷小的细长聚合物分子与表面的一端相连组成。聚合物刷为材料表面注入各种特性和功能，比如材料可以防水，防止细菌附着，提高药物输送或者吸引其他分子，同时光刻图聚合物刷允许多个功能的组合。

Pester说传统的工程表面光刻画聚合物刷法通常需要不断重复并且浪费时间。对于多个聚合物刷，从初结晶开始进行的首个聚合物延长会失效，并且在重新沉积成新的晶体后不断重复合成过程。Pester 补充说由于过程的繁琐，每种类型的聚合物刷都可能会占据你一天中最好的时光。而随着连续停流光刻图的问世，传统方法的大部分步骤都可以省略。

他说：“这种方法在化学上更加干净，因为你无需反复沉积引发剂。这就意味着省去了洗涤和清洁的步骤。”

为了实现这一工艺，衬底（具原始沉积的分子）被封闭在一个停流池中，同时溶液缓缓流入。光的照射就会引发反应。一个单独的光罩（本质上是一种漏板）放置在停流池的顶部，从而只允许部分光进入引发反应。延长步骤进行后，关闭光源，第一种溶液从池中排出，第二种溶液使聚合物功能化。由于光罩和衬底都没有移动，因此只有暴露在光下的聚合物分子可以延长和功能化。

这些基本步骤可随着反应体系的变化实现重复，而光源或者衬底与光罩的位置则处于单个连续的过程以产生聚合物刷。

Pester 说：“我们可以创造化学纳米尺寸上的高度梯度，这只是间接的接近传统方法的特点。”该技术提高了多功能化聚合物刷的发展，从而打开了未来进军工业化应用的大门。

原文链接：Photopatterning method could boost engineered surfaces

文献链接：Engineering Surfaces through Sequential Stop-Flow Photopatterning

本文由材料人编辑部刘万春提供素材，张雨编译，丁菲菲审核，点我加入材料人编辑部。