本文采用聚氨酯丙烯酸酯(PUA)通過紫外固化澆鑄復制多孔氧化鋁(AAO)模板制作蛾眼微結構。PUA 低粘度和低表面能特性保證了高深寬比柱狀陣列結構的精確復制。測量制備的蛾眼結構與水的接觸角大于150°，得出蛾眼結構具有超疏水的表面特性，分析了超疏水機理；測量分析了蛾眼結構在400nm-800nm 波段的表面透射率較表面無圖形的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜有顯著提高，且周期越小的蛾眼結構提高越明顯。

　　隨著光電系統的小型化和集成化以及微光機電系統的開發，系統結構和光學元件的微型化和陣列化成為新的發展需求。然而光電系統中光學元件表面的菲涅爾反射，嚴重限制了光電器件光能利用率的提高。可通過在光學器件表面鍍一層或幾層抗反射薄膜來消除這種反射，但是這種減反膜在制作時存在選料難、相鄰材料間的膨脹系數不匹配以及實現大視場大光譜范圍的高透射比較復雜等問題。人們觀察夜間飛行的蛾的眼角膜的表面結構，發現其可等效于一層漸變折射率分布的減反膜，能在寬光譜大視場范圍內實現減反增透。基于此，一種新的實現漸變折射率分布的方法——納米蛾眼減反結構引起人們的興趣。

　　目前，納米蛾眼結構已被應用于光伏電池、光學系統、固態照明、電荷耦合傳感和平板顯示等領域。目前制備納米蛾眼結構的方法可分為兩類，一類是基于自上而下的方法，如電子束光刻、等離子刻蝕等，雖然獲得的蛾眼結構分辨率較高，但其工作模式效率低、成本高。另一類是基于自下而上的方法，如自組裝法、溶膠凝膠法等，該類方法可控性差，不適宜大幅面樣品的制作。微納米轉印技術作為一種制備微納米結構的技術，因其操作簡單，生產效率高，分辨率高等特點被廣泛應用，其中基于PUA 的圖形復制技術已經相當成熟，可以實現大面積高精度的圖形復制。將PUA 滴加在AAO 模板上，蓋上PET，使PUA 在紫外光照射下固化后揭下PET，就得到PUA 蛾眼結構。由于PUA 具有良好的機械性能，固化后的PUA 與AAO 模板的分離過程將不會對復制的圖形產生影響。所以本文采用基于PUA 的紫外固化納米轉印技術可以實現低成本、高精度、高效率、大面積的蛾眼微結構制作。經過測試分析，用該方法制備的蛾眼結構表面具有超疏水性能，其透射率較表面無圖形PET 有顯著提高。

　　1、實驗

　　1.1、制作AAO 模板

　　用兩次陽極氧化法制備AAO 模板。第一次陽極氧化： 將預處理過的鋁薄片(純度為99.999%，厚度為0.25mm) 置于4℃的草酸溶液(濃度為0.3M) 中浸泡。隨后，用6wt%的磷酸溶液(60℃)對鋁箔片濕法腐蝕去除氧化鋁層。第二次的陽極化處理過程與第一次相同，但陽極氧化時間不同。經過兩次陽極氧化法處理后，多孔結構基本形成。為了擴大孔徑，可以將樣片放置于6wt%的磷酸溶液(32℃)中浸泡。調節第一次陽極氧化的陽極電壓和氧化時間，可以控制孔徑周期及孔徑深度；調節基片在擴孔溶液中的浸泡時間，可以控制孔徑大小。本文制備的AAO 模板的周期分別為100nm、200nm，孔徑分別為40nm、50nm,孔深為300nm。

　　1.2、PUA 蛾眼結構的制備

　　圖1 是整個PUA 蛾眼微結構制備過程的示意圖。首先，在清潔烘烤過的AAO 模板上旋涂一層脫模劑，轉速設定為2000r/min,時間設定為45s，將其置于熱臺上加熱15min(90℃)后冷卻至室溫使溶劑揮發；旋涂脫模劑的目的是為了降低模板表面能，利于后續脫模。用滴管吸取少量的液態PUA澆鑄到AAO模板表面，由于液態的PUA 粘度較大，因此在用滴管吸取時容易產生氣泡，為避免氣泡生成，可以將其置于真空室內除氣。裁剪一塊比AAO 模板輪廓稍大的PET 基片，揭去表面的一層保護膜，露出具有粘性的PET 表面。將PET 具有粘性的表面與涂有PUA的AAO模板貼合，施加一定的壓力去除兩者之間的氣泡保證緊密貼合。

　　若存在氣泡，雖然液態的PUA 已填充于AAO模板并且能夠順利固化，但由于PUA無法與PET 基片完全接觸，導致PUA 無法完全轉移到PET 基片上，已固化的PUA 仍部分停留在模板的溝槽內部，若下次使用模板進行PUA 復制，則需要用丙酮浸泡去除殘余PUA，給實驗帶來不必要的麻煩。隨后將PET與PUA 貼合好的AAO模板水平放置于波長為365nm 的紫外光下，曝光20 分鐘使PUA 固化。固化后，揭下PET 基片，就在PET 基片上獲得了PUA 的蛾眼微結構。

　　最后，采用分光光度計對制備的不同周期的蛾眼結構和表面無圖形PET 薄膜在波長為400nm--800nm 的透射率進行了檢測。采用接觸角測量儀測量了浸涂過DC2634 溶液后表面無圖形PET 薄膜和不同周期蛾眼結構與水的接觸角大小。

圖1 PUA 蛾眼結構制備流程圖

　　實驗中使用的曝光機是中科院光電技術研究所提供的URE-2000/35型深紫外光刻機；分光光度計是日本島津公司生產的型號為島津UV2550紫外可見分光光度計, 該分光光度計的分辨率為0.1nm， 波長掃描時的掃描速率約為900-160nm/min；接觸角測量儀是德國Dataphysics公司生產的OCA20型接觸角測量儀，測量精度為±0.1°；PET 是由日本東麗公司提供；脫模劑是由Dow Corning20，Oxygen 和異丙醇按體積比為1:9:200 配制而成；DC2634 溶液由美國道康寧公司生產,溶液的濃度為0.1%。

　　3、總結

　　本文介紹了一種以PET為基底，通過PUA紫外固化澆鑄復制AAO模板實現低成本、大面積、高效率的蛾眼結構制備的方法。闡述了用PUA復制蛾眼結構的過程，并展示了通過該方法制備的兩種不同周期的蛾眼結構的SEM圖片。

　　通過對比兩種周期的蛾眼結構和表面無結構PET薄膜與水的接觸角，發現獲得的蛾眼結構具有超疏水的特性；通過對比兩種周期的蛾眼結構和表面無結構PET 薄膜的透射率，發現蛾眼結構顯著提高了PET薄膜的透射率，其中小周期的蛾眼結構效果更好。該方法采用PUA紫外固化澆鑄復制AAO模板，因PUA的低粘度和低表面能特性保證了高深寬比柱狀陣列結構的精確復制，因而具有較大的應用前景。