第一章绪论1.1课题研究背景和研究意义1.1.1课题研究背景当今社会，国家经济快速发展，科技力量越来越强大，而制造业正是实体经济的命脉，直接决定国家实力的强弱。步入新时代，“中国制造”正大跨步迈向“中国创造”，传统装备技术面临新的思考，即将开启新的征程。其中，微纳制造技术作为新时代制造业发展的重要组成部分，自从20世纪80年代末纳米技术的提出[1]和微纳制造技术的研发应用，象征着人类可以通过微纳米的视角来重新定义世界，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中也重点强调了其地位：基于微纳尺度的以高精度、高效率为特点的微纳制造技术，作为新时代的高科技极端制造技术，是指引国家科技进步，经济文化发展的22项前沿技术之一，聚合物微纳制造方法应运而生，并被认为是最具产业化和开发价值的一大类微纳系统方法，包括：激光束、离子束、超声波和快速成型。快速成型方法主要是根据不同聚合物材料自身的性能，在其表面构创立不同特征尺寸和形状的微结构，给材料增添不同的功能特点，得到微纳光学器件、微纳流体器件、微反应器、微散热器等功能器件，以及仿荷叶表面结构的超疏水材料、仿蛾眼结构的抗光反射材料、漫反射材料等功能材料。目前，能够实现微米尺度以下的加工成型方法有：微注塑成型法、注射压缩成型法、挤出压印法、热压印法、紫外压印法等。在上述各种微纳米成型方法中，微注塑和热压是目前使用的主流方法，但热压印方法一直受到更多的关注，原因是该方法设备和工艺过程简单，生产规模大，成本更低，加工精度和效率更高，因此热压印技术将会有非常广阔的应用前景。上个世纪70年代，位于Princeton的美国RCA公司把使用全息照相技术（激光用于照相，保留拍摄物全部光信息）拍摄的照片压制到PVC绝缘带上[2]，是微尺度热压印技术的第一次使用，并取得较好成果。之后，Urich等人[3]使用类似的方式，在PMMA基底中添加玻纤，实现了微热压技术首次微米尺度模具（宽7μm，深3.5μm）的成功制作。后来，在1995年，ChouSY,KraussPR等人[4]在非常薄的聚合物片材上制备了纳米尺度的凹槽，最小可以压印至25nm，是微尺度热压印技术能够飞速发展的一次重要转折点。自此，微纳米热压印方法发明20多年以来，吸引了众多的学者对相关机理和技术装备进行了系统研究，可以压印出很多种微纳米图案，德国、日本、美国的一些企业已有商业化的微纳米热压印设备出售，除用做实验装备外，已在微流控芯片、微光学器件等微纳制件的生产中得到应用[5,6]。1.1.2课题研究意义18-19世纪蒸汽机的发明是工业革命的开端，是人类在毫米尺度认识世界的时代；20世纪MEMS技术的飞速发展把科学研究领进微米时代；如今，21世纪纳米技术已不再是纸上谈兵，在微米尺度和纳米尺度技术共同进步的新时代，聚合物材料与金属和无机材料相比，具有更加优异的微纳米尺度的理化性能和加工性能，聚合物微纳制造技术从今天起将开始新的启程，在新的未来，聚合物微纳制造技术不断突破传统制造业的瓶颈，将具有划时代的战略意义。在聚合物微纳制造技术的大环境下，聚合物微热压印方法凭借在模具简单，成本低，可控性好，及其成型产品的质量、面积、精度、厚度等方面的高标准优势，逐渐彰显其在微纳制造产业中的突出地位。并且已有大量的微热压印产品，在光学、生物学、医药学、微电子系统（MEMS）、材料化工等领域中发挥着不可替代的作用。然而，迄今为止，这种简单易行的加工技术还并没有完全实现产业化，其主要原因是该方法因模具需要周期性地加热和冷却，由于金属压印模具的热容量非常大，使得其升温和降温都非常慢，所以压印周期长达10-15分钟[7]，成型效率和成本很难让人接受，可以说，成型周期是该方法走出基础实验研究，迈向工业化生产的最主要瓶颈。为此，北京化工大学吴大鸣教授团队[8-11]经过大量的基础研究和实验探索，突破模具变温的传统思想，提出了聚合物“类固态等温微纳米热压印方法”，并通过实验证明了其可行性，大大提高成型周期。其中，类固态是指被压印聚合物处于玻璃化转变温度Tg（无定形聚合物）附近或结晶熔点Tm（结晶型聚合物）附近的玻璃态和高弹态过渡的非流动状态，等温是指充模，...
