基于EHD的PVA薄膜图案化及其在玻璃表面微结构制造中的应用

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.009

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (6): 53-59.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.009

基于EHD的PVA薄膜图案化及其在玻璃表面微结构制造中的应用

沙金(), 陈欣, 陈冬平, 马玉录, 谢林生

华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237

收稿日期:2020-11-03 出版日期:2021-06-26 发布日期:2021-06-23
基金资助:
国家自然科学青年基金(5150306)

EHD Induced PVA Film Patterning and Its Applications for Microstructure Fabrication on Glass Substrate Surface

SHA Jin(), CHEN Xin, CHEN Dongping, MA Yulu, XIE Linsheng

School of Mechanical and Power Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China

Received:2020-11-03 Online:2021-06-26 Published:2021-06-23
Contact: SHA Jin E-mail:sjin@ecust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以电流体动力（EHD）诱导聚乙烯醇（PVA）薄膜表面微结构的形成为对象，研究了不同EHD工艺和氢氟酸刻蚀工艺对PVA薄膜微图案结构及玻璃表面微结构制备和光学性能的影响，提出了一种利用PVA微图案结构调控氢氟酸刻蚀玻璃表面制备光学微结构的新方法。结果表明，改变EHD诱导电压和PVA薄膜初始厚度可以得到区别化的PVA薄膜微图案，而改变氢氟酸浓度和刻蚀时间可以将微图案刻蚀到玻璃表面并在玻璃表面形成一系列不同的微结构；经处理后的玻璃表面较未使用PVA薄膜的玻璃具有更高的雾度和透射率。

关键词: 聚乙烯醇, 薄膜, 电流体动力, 图案化, 微结构, 光学特性

Abstract:

In this study， a new strategy was proposed to fabricate various columnar microstructures on the glass surface through controlling the glass surface hydrofluoric acid etching process using the patterned poly（vinyl alcohol）（PVA） film. The electrohydrodynamic （EHD） technique was adopted to fabricate the cylindrical microstructures on the surface of the PVA film spin?coated on the glass surface. Followed by the hydrofluoric acid etching process， various primary microstructures were fabricated on the glass surface to tune the optical properties. The results indicated that the changes in the EHD induced voltage and the initial thickness of the PVA film could lead to differentiated cylindrical micropatterns on the PVA film. Furthermore， the changes in the etching time and concentration of hydrofluoric acid could lead to a variety of columnar microstructures on the glass surface， which dominated the optical properties of glass such as haze and transmittance. With the results obtained from this work， the application range of PVA film patterning technology in the manufacture of glass surface microstructures can be greatly expanded.

Key words: poly（vinyl alcohol）, film, electrohydrodynamic, patterning, microstructure, optical property

中图分类号:

TQ325.9

沙金, 陈欣, 陈冬平, 马玉录, 谢林生. 基于EHD的PVA薄膜图案化及其在玻璃表面微结构制造中的应用[J]. 中国塑料, 2021, 35(6): 53-59.

SHA Jin, CHEN Xin, CHEN Dongping, MA Yulu, XIE Linsheng. EHD Induced PVA Film Patterning and Its Applications for Microstructure Fabrication on Glass Substrate Surface[J]. China Plastics, 2021, 35(6): 53-59.

图/表 6

图1 基于EHD的PVA薄膜图案化及玻璃表面微结构制造

Fig.1 Schematic of EHD induced PVA film patterning and microstructure fabrication on glass substrate surface

图2 不同诱导电压作用下PVA薄膜表面柱状阵列结构AFM表征

Fig.2 AFM characterizations of surface columnar array microstructures on PVA film fabricated under different induced voltage conditions

图3 不同初始PVA薄膜厚度条件下表面柱状阵列结构的AFM表征

Fig.3 AFM characterizations of surface columnar array microstructures on the PVA film fabricated under different film thickness conditions

图4 不同初始PVA薄膜厚度条件下表面柱状阵列结构的AFM表征

Fig.4 AFM characterizations of surface columnar array microstructures on the glass substrate after different HF etching time

图5 不同氢氟酸浓度刻蚀条件下玻璃表面微结构的AFM表征

Fig.5 AFM characterizations of surface columnar microstructures on glass substrate etched by different concentration HF

图6 不同EHD工艺条件下玻璃表面微结构的光学特性

Fig.6 Optical properties of glass substrates under different EHD process conditions

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