EP1765723A1 - Method for the modification of a microstructure of an object - Google Patents

Method for the modification of a microstructure of an object

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Publication number
EP1765723A1
EP1765723A1 EP05774215A EP05774215A EP1765723A1 EP 1765723 A1 EP1765723 A1 EP 1765723A1 EP 05774215 A EP05774215 A EP 05774215A EP 05774215 A EP05774215 A EP 05774215A EP 1765723 A1 EP1765723 A1 EP 1765723A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microstructure
materials
volume contraction
molding
carried out
Prior art date
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Ceased
Application number
EP05774215A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Achim Hansen
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OVD Kinegram AG
Original Assignee
OVD Kinegram AG
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Filing date
Publication date
Application filed by OVD Kinegram AG filed Critical OVD Kinegram AG
Publication of EP1765723A1 publication Critical patent/EP1765723A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B1/00—Devices without movable or flexible elements, e.g. microcapillary devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04—Optical MEMS
    • B81B2201/047—Optical MEMS not provided for in B81B2201/042 - B81B2201/045

Definitions

  • volume modification of a microstructure on a material and / or in the material of an article is a volume modification of a microstructure on a material and / or in the material of an article.
  • Articles or materials with a microstructured surface are used, for example, as optical elements and components, as materials with defined modified surface properties, or as functional components.
  • Modified microstructured surfaces come e.g. as optical structures, for example in the form of holograms, as light-scattering structures, as
  • the wettability is e.g. known as the "lotus flower effect”; the electrical or electronic properties are e.g. structures for LCDs, "lab on chip", etc.
  • the mechanical properties are e.g. around the frictional behavior, i. influencing the coefficient of adhesion and / or sliding friction of the article formed with the corresponding microstructure.
  • Volume-modified materials or objects have, for example, microstructures in the form of holes, channels and / or openings in various Versions. Such volume-modified materials are used, for example, as filters, membranes, electronic components, etc.
  • the direct methods are for example a so-called direct structuring by means of a laser, lithographic methods such as an X-ray lithography method or in particular an electron beam lithography method, mask methods, etching methods, mechanical methods such as scribing, for example by means of diamonds. Embossing by means of matrices is also possible.
  • lithographic methods such as an X-ray lithography method or in particular an electron beam lithography method
  • mask methods etching methods
  • mechanical methods such as scribing, for example by means of diamonds.
  • Embossing by means of matrices is also possible.
  • In the molding process is a so-called direct structuring by means of a laser, lithographic methods such as an X-ray lithography method or in particular an electron beam lithography method, mask methods, etching methods, mechanical methods such as scribing, for example by means of diamonds. Embossing by means of matrices is also possible.
  • Molding e.g. by means of mechanical processes and / or by means of hardenable materials, e.g. can be UV cast resins or the like.
  • the present invention seeks to provide a method of the type mentioned, which is relatively simple and inexpensive suitable for the targeted modification of microstructures or microstructured materials.
  • the inventive method has the advantage that in a first process step, a corresponding microstructure is produced, and that this microstructure is then reduced by volume contraction of the material in their dimensions.
  • the volume contraction is preferably carried out while largely preserving the relative profiling of the microstructure.
  • the microstructure on and / or in the material of the article can be produced by means of all common methods, in particular by means of a lithography method or by means of a molding method.
  • the molding process can be performed by means of a die.
  • the molding of the die can be done by mechanical and / or thermal deformation by pressing or by pouring a medium.
  • the separation of the microstructured material from the die can be done mechanically, by etching, by solvent, by burning, by pyrolysis, etc., i. All possible methods are applicable.
  • the method according to the invention thus comprises the method steps:
  • the structuring of the respective material can - as has already been stated - by means of laser, by etching or dissolution of areas by means of solvents, by the use of matrices, etc. take place.
  • the molding of the matrices is usually carried out by mechanical and / or thermal deformation by pressing, by pouring a medium with subsequent solidification, or by known lithographic processes.
  • the solidification can be achieved by drying, by chemical curing e.g. UV curing, etc. take place.
  • the contact time between the die and the material depends on the particular system and on the desired and achievable properties. This contact time can be ⁇ 1 sec to several days.
  • the matrices can be off consist of different materials. These materials may be metals, plastics, inorganic materials, etc.
  • the separation of the matrices from the material can be purely mechanical, by etching, by solvent, ie dissolution of the template or for example the photoresist, or by burning or by pyrolysis.
  • the separation time of the die from the material depends on the system used. For example, curing takes place by means of UV radiation during the contact and a subsequent separation and controlled pyrolysis.
  • Filler expediently filler particles are used whose particle size is smaller than the dimensions of the coming for the impression
  • Microstructure It has proven to be expedient if the ratio of microstructural dimensions: particle sizes between 2: 1 and> 100: 1, preferably of the order of> 10: 1, is.
  • nanoparticles are available whose particle size is 3 to 30 nm. Such nanoparticles can be used, for example, in microstructures, such as a sinusoidal structure with 1000 lines / mm. Apart from the particle size, the shape of the filler particles can also be of great influence; Therefore, it may be advantageous if filler particles having an elongated, fibrous or platelet-like shape are used in the method according to the invention. Such filler particles of the latter type can allow a better impression of the structures and thus, if necessary, even at an unfavorable ratio of microstructural dimensions: particle size can be used. Also advantageous may be filler particles which can be deformed during molding. The filler particles may also have a round shape. The use of fillers can also lead to modifications of the microstructures. For example, a structuring of the microstructure can take place with "superimposed" nanostructures. This may be advantageous and desirable in certain applications.
  • the volume contraction of the material to reduce the structural dimensions can be effected by a physical and / or a chemical and / or biological process.
  • Drying process with release of water and / or solvent, by a setting process, by a sintering process, by a curing process or by targeted carbonization or coking of organic materials or
  • Ceramics take place. Likewise, in volume expansion, well-known source processes are applicable.
  • the articles produced by the process according to the invention can be used as components or as matrices for molding microstructures.
  • Applications of the materials are thus for example:
  • Materials with volume-modified properties for example with nanotubes in industrial applications, e.g. in filters, membranes, biological applications, in medicine, diagnostics, electronics, in optical

Abstract

Disclosed is a method for the surface modification and/or volume modification of a microstructure on and/or inside the material of an object. The microstructure is initially produced on and/or inside the material, whereupon the volume of the material is subsequently contracted in order to reduce the relative structural dimensions of the microstructure of the object. The inventive method is used to produce very fine microstructures in a comparatively simple, low-cost manner. .

Description

Verfahren zur Modifikation einer Mikrostruktur eines GegenstandesMethod of modifying a microstructure of an article
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenmodifikation und/oder zurThe invention relates to a method for surface modification and / or for
Volumenmodifikation einer Mikrostruktur an einem Werkstoff und/oder im Werkstoff eines Gegenstandes.Volume modification of a microstructure on a material and / or in the material of an article.
Gegenstände bzw. Materialien mit einer mikrostrukturierten Oberfläche kommen beispielsweise als optische Elemente und Bauteile, als Materialien mit definiert modifizierten Oberflächeneigenschaften, oder als funktionale Komponenten zur Anwendung.Articles or materials with a microstructured surface are used, for example, as optical elements and components, as materials with defined modified surface properties, or as functional components.
Modifizierte mikrostrukturierte Oberflächen kommen z.B. als optische Strukturen beispielsweise in Form von Hologrammen, als lichtstreuende Strukturen, alsModified microstructured surfaces come e.g. as optical structures, for example in the form of holograms, as light-scattering structures, as
Strukturen, die Teil eines optischen Bauteiles wie beispielsweise eines Linsensarrays sind, Prismen, retroreflektierende Strukturen zur Anwendung. Strukturen mit definierten Oberflächeneigenschaften sind bspw. Strukturen, die gezielt die Benetzbarkeit, elektrische Eigenschaften oder mechanische Eigenschaften beeinflussen. Die Benetzbarkeit ist z.B. als "Lotusblüten-Effekt" bekannt; bei den elektrischen bzw. elektronischen Eigenschaften handelt es sich z.B. um Strukturen für LCDs, "Lab on Chip" usw.. Bei den mechanischen Eigenschaften handelt es sich z.B. um das Reibverhalten, d.h. die Beeinflussung des Haft- und/oder Gleitreibungskoeffizienten des mit der entsprechenden Mikrostruktur ausgebildeten Gegenstandes.Structures that are part of an optical device such as a lens array, prisms, retroreflective structures for use. Structures with defined surface properties are, for example, structures which specifically influence the wettability, electrical properties or mechanical properties. The wettability is e.g. known as the "lotus flower effect"; the electrical or electronic properties are e.g. structures for LCDs, "lab on chip", etc. The mechanical properties are e.g. around the frictional behavior, i. influencing the coefficient of adhesion and / or sliding friction of the article formed with the corresponding microstructure.
Volumenmodifizierte Werkstoffe bzw. Gegenstände verfügen z.B. über Mikrostrukturen in Form von Löchern, Kanälen und/oder Öffnungen in diversen Ausführungen. Derartige volumenmodifizierte Werkstoffe kommen z.B. als Filter, Membranen, elektronische Bauelemente usw. zur Anwendung.Volume-modified materials or objects have, for example, microstructures in the form of holes, channels and / or openings in various Versions. Such volume-modified materials are used, for example, as filters, membranes, electronic components, etc.
Kombinationen von Oberflächenmodifikation und Volumenmodifikation sind durch Direktverfahren oder durch Abformverfahren möglich. Bei den Direktverfahren handelt es sich beispielsweise um eine sogenannte Direktstrukturierung mittels eines Lasers, um lithographische Verfahren wie ein Röntgenstrahl-Lithographieverfahren oder insbesondere um ein Elektronenstrahl-Lithographieverfahren, Maskenverfahren, Ätzverfahren, mechanische Verfahren wie Ritzen beispielsweise mittels Diamanten. Auch Prägen mittels Matrizen ist möglich. Bei den Abformverfahren erfolgt einCombinations of surface modification and volume modification are possible by direct methods or by molding methods. The direct methods are for example a so-called direct structuring by means of a laser, lithographic methods such as an X-ray lithography method or in particular an electron beam lithography method, mask methods, etching methods, mechanical methods such as scribing, for example by means of diamonds. Embossing by means of matrices is also possible. In the molding process is a
Abformen z.B. mittels mechanischer Prozesse und/oder mittels härtbarer Materialien, bei denen es sich z.B. um UV-Gießharze oder dergleichen handeln kann.Molding, e.g. by means of mechanical processes and / or by means of hardenable materials, e.g. can be UV cast resins or the like.
Die Herstellung von strukturierten Oberflächen durch Direktverfahren oder durch Abformverfahren der oben genannten Art ist oftmals durch technische und/oder kommerzielle Einflüsse begrenzt. So ist ein allgemein bekannter Faktor für die Limitierung der holographischen Herstellung von Mikrostrukturen die verwendete Wellenlänge des Lichtes. Zur Erzeugung sehr feiner Strukturen bedarf es kurzwelliger Laser und komplexer, oftmals kostenintensiver Versuchsaufbauten und Materialien. Sehr feine Strukturen lassen sich mit Hilfe von Elektronenstrahl-Anlagen realisieren. Bei der hierbei zur Anwendung gelangenden Elektronenlithographie können mit Elektronenstrahlen von üblicherweise 5 bis 50 keV auf einer elektronenempfindlichen Lackschicht - die z.B. auf einen Roh-Chip aufgebracht wurde - Strukturen von 0,1 μm Tiefe oder weniger abgebildet werden. Auflösungsbeschränkend wirkt hierbei der sogenannte Proximity-Effekt durch Streuung der Elektronen am Halbleitermaterial des Roh-Chips oder durch Strahlverzerrungen aufgrund elektrostatischer Abstoßung. Diese ist als Boersch- Effekt bekannt.The production of structured surfaces by direct methods or by molding methods of the type mentioned above is often limited by technical and / or commercial influences. Thus, a well-known factor limiting the holographic production of microstructures is the wavelength of light used. Very fine structures require short-wave lasers and complex, often costly experimental setups and materials. Very fine structures can be realized with the help of electron beam systems. Electron lithography can be used with electron beams of usually 5 to 50 keV on an electron sensitive lacquer layer - e.g. Applied to a raw chip - structures of 0.1 μm depth or less can be imaged. In this case, the so-called proximity effect by scattering of the electrons on the semiconductor material of the raw chip or by beam distortions due to electrostatic repulsion acts to limit resolution. This is known as the Boersch effect.
Limitierende Faktoren sind bei der Elektronenlithographie die Verfügbarkeit der sehr kostenintensiven Anlagen, die relativ langen Schreibzeiten, sowie Begrenzungen durch die zur Anwendung gelangenden elektronenempfindlichen Lackschichten. Es besteht beispielsweise oftmals die Forderung, ausgehend von einer gegebenen Struktur, diese in einem kleineren Maßstab einzusetzen. Die gegebene Struktur kann z.B. 1500 Linien/mm besitzen, die z.B. auf 2000 Linien/mm geändert d.h. verfeinert werden soll. Ein weiteres Beispiel ist die abgestufte Herstellung von Membranen mit Nanotubes definierten Durchmessers. Bei holographischen Verfahren ist z.B. die Auflösung der erreichbaren Strukturen durch die verwendete Wellenlänge des Lichts limitiert. Gerade in letzter Zeit ist das Interesse an Strukturen unterhalb dieser Auflösung, sogenannte "sub wavelength structures", sehr hoch.Limiting factors in electron lithography are the availability of the very expensive equipment, the relatively long writing times, as well as limitations due to the use of electron-sensitive coating layers. For example, there is often a requirement to use them on a smaller scale, starting from a given structure. The given structure may have, for example, 1500 lines / mm, which is to be changed eg to 2000 lines / mm, ie to be refined. Another example is the graded production of membranes with nanotubes of defined diameter. In holographic methods, for example, the resolution of the achievable structures is limited by the wavelength of the light used. Especially in recent times, the interest in structures below this resolution, so-called "sub-wavelength structures", very high.
Oftmals scheitert der Einsatz sehr kleiner Strukturen an der Verfügbarkeit einer geeigneten Originationstechnologie, den Kosten und/oder dem Zeitbedarf.Often, the use of very small structures fails due to the availability of suitable origination technology, cost, and / or time requirements.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das relativ einfach und preisgünstig zur gezielten Modifikation von Mikrostrukturen bzw. mikrostrukturierten Werkstoffen geeignet ist.In view of these circumstances, the present invention seeks to provide a method of the type mentioned, which is relatively simple and inexpensive suitable for the targeted modification of microstructures or microstructured materials.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 d.h. durch die VerfahrensschritteThis object is achieved by the features of claim 1 i. through the process steps
a) Herstellen einer Mikrostruktur am und/oder im Werkstoff des Gegenstandes, unda) producing a microstructure on and / or in the material of the article, and
b) Volumenkontraktion des Werkstoffes zur Reduktion der Strukturdimensionen der Mikrostruktur des Gegenstandesb) volume contraction of the material to reduce the structural dimensions of the microstructure of the article
gelöst.solved.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine entsprechende Mikrostruktur hergestellt wird, und dass diese Mikrostruktur anschließend durch Volumenkontraktion des Werkstoffes in ihren Dimensionen reduziert wird. Dabei erfolgt die Volumenkontraktion vorzugsweise unter weitgehender Erhaltung der relativen Profilierung der Mikrostruktur. Erfindungsgemäß kann die Mikrostruktur am und/oder im Werkstoff des Gegenstandes mittels aller gängigen Verfahren, insbesondere mittels eines Lithographieverfahrens oder mittels eines Abformverfahrens hergestellt werden. Das Abformverfahren kann mittels einer Matrize durchgeführt werden. Das Abformen von der Matrize kann durch mechanisches und/oder thermisches Verformen durch Pressen oder durch Aufgießen eines Mediums erfolgen.The inventive method has the advantage that in a first process step, a corresponding microstructure is produced, and that this microstructure is then reduced by volume contraction of the material in their dimensions. The volume contraction is preferably carried out while largely preserving the relative profiling of the microstructure. According to the invention, the microstructure on and / or in the material of the article can be produced by means of all common methods, in particular by means of a lithography method or by means of a molding method. The molding process can be performed by means of a die. The molding of the die can be done by mechanical and / or thermal deformation by pressing or by pouring a medium.
Die Trennung des mikrostrukturierten Werkstoffes von der Matrize kann mechanisch, durch Ätzen, durch Lösemittel, durch Verbrennen, durch Pyrolyse usw. erfolgen, d.h. es sind alle möglichen Verfahren anwendbar.The separation of the microstructured material from the die can be done mechanically, by etching, by solvent, by burning, by pyrolysis, etc., i. All possible methods are applicable.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst also die Verfahrensschritte:The method according to the invention thus comprises the method steps:
- Direktschreiben oder Abformung einer Mikrostruktur im Werkstoff; - Volumenkontraktion des Werkstoffes unter weitgehender Erhaltung der relativen Strukturprofile bei entsprechender Reduktion der Strukturdimensionen; und- direct writing or impression of a microstructure in the material; - Volume contraction of the material while largely preserving the relative structural profiles with a corresponding reduction of the structural dimensions; and
- Verwendung des so erhaltenen Gegenstandes z.B. als Bauteil oder als Matrize zum Abformen der entsprechend verkleinerten Mikrostrukturen.Use of the article thus obtained e.g. as a component or as a die for molding the correspondingly reduced microstructures.
Diese zuletzt genannten Verfahrensschritte können - je nach Anforderung - einmal oder mehrmals durchgeführt werden, um entsprechend feine Mikrostrukturen zu realisieren.These last-mentioned process steps can - depending on the requirement - be carried out once or several times in order to realize correspondingly fine microstructures.
Die Strukturierung des jeweiligen Werkstoffes kann - wie bereits ausgeführt worden ist - mittels Laser, durch Ätzen oder Herauslösen von Bereichen mittels Lösemitteln, durch die Verwendung von Matrizen usw. erfolgen. Das Abformen von den Matrizen erfolgt in der Regel durch mechanisches und/oder thermisches Verformen durch Pressen, durch Aufgießen eines Mediums mit anschließender Verfestigung, oder durch bekannte lithographische Prozesse. Die Verfestigung kann durch Trocknen, durch chemische Aushärtung z.B. UV-Härtung usw. erfolgen.The structuring of the respective material can - as has already been stated - by means of laser, by etching or dissolution of areas by means of solvents, by the use of matrices, etc. take place. The molding of the matrices is usually carried out by mechanical and / or thermal deformation by pressing, by pouring a medium with subsequent solidification, or by known lithographic processes. The solidification can be achieved by drying, by chemical curing e.g. UV curing, etc. take place.
Die Kontaktzeit zwischen der Matrize und dem Werkstoff hängt vom jeweiligen System und von den gewünschten und zu erzielenden Eigenschaften ab. Diese Kontaktzeit kann < 1 sec bis mehrere Tage betragen. Die Matrizen können aus verschiedenen Materialien bestehen. Bei diesen Materialien kann es sich um Metalle, Kunststoffe, anorganische Werkstoffe usw. handeln. Die Trennung der Matrizen vom Werkstoff kann rein mechanisch, durch Ätzen, durch Lösemittel, d.h. Auflösen der Matrize oder beispielsweise des Fotoresists, oder durch Verbrennen oder durch Pyrolyse erfolgen. Der Ablösezeitpunkt der Matrize vom Werkstoff ist vom verwendeten System abhängig. Beispielsweise erfolgt eine Aushärtung mittels UV- Strahlung während des Kontaktes und eine anschließende Trennung und eine kontrollierte Pyrolyse.The contact time between the die and the material depends on the particular system and on the desired and achievable properties. This contact time can be <1 sec to several days. The matrices can be off consist of different materials. These materials may be metals, plastics, inorganic materials, etc. The separation of the matrices from the material can be purely mechanical, by etching, by solvent, ie dissolution of the template or for example the photoresist, or by burning or by pyrolysis. The separation time of the die from the material depends on the system used. For example, curing takes place by means of UV radiation during the contact and a subsequent separation and controlled pyrolysis.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können als Werkstoff thermoplastische und/oder duroplastische Kunststoffe und/oder Elastomere verwendet werden. Desgleichen können als Werkstoffe mit Füllstoff gefüllte und/oder ungefüllte Werkstoffe verwendet werden. Als Werkstoffe können auch keramische und/oder metallische Werkstoffe verwendet werden. Desgleichen ist es möglich, dass als Werkstoffe natürliche und/oder aus natürlich vorkommenden Stoffen hergestellte Materialien verwendet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind also alle Werkstoffe verwendbar, die sich durch eine Volumenkontraktion - zum Teil in Kombination mit dem jeweiligen Verarbeitungsprozess - auszeichnen. Möglich ist auch eine Volumenexpansion. Die Erfindung ist also auch auf eine solche bezogen.In the method according to the invention can be used as a material thermoplastic and / or thermosetting plastics and / or elastomers. Likewise, filled and / or unfilled materials can be used as materials. As materials and ceramic and / or metallic materials can be used. Likewise, it is possible that the materials used are natural and / or materials made from naturally occurring materials. In the method according to the invention therefore all materials can be used, which are characterized by a volume contraction - partly in combination with the respective processing process -. Also possible is a volume expansion. The invention is therefore also related to such.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Kombinationen der oben genannten Werkstoffe, z.B. Verbundwerkstoffe verwendet werden.In the method according to the invention, combinations of the above-mentioned materials, e.g. Composite materials are used.
Als Füllstoff werden zweckmäßigerweise Füllstoffpartikel verwendet, deren Partikelgrößer kleiner ist als die Abmessungen der zur Abformung kommendenFiller expediently filler particles are used whose particle size is smaller than the dimensions of the coming for the impression
Mikrostruktur. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das Verhältnis von Mikrostrukturabmessungen: Partikelgrößen zwischen 2:1 und > 100:1 , vorzugsweise größenordnungsmäßig > 10:1 , beträgt.Microstructure. It has proven to be expedient if the ratio of microstructural dimensions: particle sizes between 2: 1 and> 100: 1, preferably of the order of> 10: 1, is.
Auf dem Markt sind "Nanopartikel" erhältlich, deren Teilchengröße 3 bis 30 nm beträgt. Solche Nanopartikel sind z.B. bei Mikrostrukturen, wie einer Sinusstruktur mit 1000 Linien/mm, einsetzbar. Außer von der Partikelgröße kann auch die Form der Füllstoffpartikel von großem Einfluss sein; deshalb kann es vorteilhaft sein, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Füllstoffpartikel mit einer länglichen, faserförmigen oder plättchenförmigen Gestalt verwendet werden. Solche Füllstoffpartikel der zuletzt genannten Art können eine bessere Abformung der Strukturen ermöglichen und somit im Bedarfsfall auch bei einem ungünstigen Verhältnis von Mikrostrukturabmessungen : Partikelgröße eingesetzt werden. Vorteilhaft können auch Füllstoffpartikel sein, die sich beim Abformen verformen lassen. Die Füllstoffpartikel können auch eine runde Gestalt besitzen. Die Verwendung von Füllstoffen kann auch zu Modifikationen der Mikrostrukturen führen. Beispielsweise kann eine Strukturierung der Mikrostruktur mit "überlagerten" Nanostrukturen erfolgen. Das kann in bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft und wünschenswert sein.On the market "nanoparticles" are available whose particle size is 3 to 30 nm. Such nanoparticles can be used, for example, in microstructures, such as a sinusoidal structure with 1000 lines / mm. Apart from the particle size, the shape of the filler particles can also be of great influence; Therefore, it may be advantageous if filler particles having an elongated, fibrous or platelet-like shape are used in the method according to the invention. Such filler particles of the latter type can allow a better impression of the structures and thus, if necessary, even at an unfavorable ratio of microstructural dimensions: particle size can be used. Also advantageous may be filler particles which can be deformed during molding. The filler particles may also have a round shape. The use of fillers can also lead to modifications of the microstructures. For example, a structuring of the microstructure can take place with "superimposed" nanostructures. This may be advantageous and desirable in certain applications.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Volumenkontraktion des Werkstoffes zur Reduktion der Strukturdimensionen, vorzugsweise unter weitgehender Erhaltung der relativen Profilierung der Mikrostruktur, durch einen physikalischen und/oder einen chemischen und/oder biologischen Prozess erfolgen.In the method according to the invention, the volume contraction of the material to reduce the structural dimensions, preferably with substantial preservation of the relative profiling of the microstructure, can be effected by a physical and / or a chemical and / or biological process.
Dabei kann die Volumenkontraktion durch thermische Schrumpfung, durch einenThe volume contraction by thermal shrinkage, by a
Trocknungsprozess, unter Abgabe von Wasser und/oder Lösungsmittel, durch einen Abbindeprozess, durch einen Sinterprozess, durch einen Aushärteprozess oder durch gezieltes Carbonisieren bzw. Verkoken von organischen Werkstoffen bzw.Drying process, with release of water and / or solvent, by a setting process, by a sintering process, by a curing process or by targeted carbonization or coking of organic materials or
Keramiken erfolgen. Desgleichen sind bei einer Volumenexpansion an sich bekannten Quellprozesse anwendbar.Ceramics take place. Likewise, in volume expansion, well-known source processes are applicable.
Während bei vielen technischen Werkstoffen normalerweise eine möglichst geringe Schwindung angestrebt wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren oftmals eine hohe Schwindung angestrebt, was durch bestimmte Modifizierungen der Werkstoffe erreicht werden kann. Beispiele für Volumenänderungen sind:While the lowest possible shrinkage is usually sought in many engineering materials, in the method according to the invention a high shrinkage is often sought, which can be achieved by certain modifications of the materials. Examples of volume changes are:
- Polycarbonat-Spritzguss Volumenänderung: ca. 2 %- Polycarbonate injection Volume change: approx. 2%
- Polyester - ungefüllt nach Aushärtung Volumenänderung: ca. 3 - 7 % - Tonerden Volumenänderung: ca. 5 - 40%- Polyester - unfilled after curing Volume change: approx. 3 - 7% - Clay volume change: approx. 5 - 40%
- Carbonisieren keramischer Werkstoffe Volumenänderung: ca. 5 - 50 % (z.T. organisch modifiziert).- Carbonising of ceramic materials Volume change: approx. 5 - 50% (at present organically modified).
Verwendung können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gegenstände als Bauteile oder als Matrizen zum Abformen von Mikrostrukturen finden. Anwendungen der Werkstoffe sind also beispielsweise:The articles produced by the process according to the invention can be used as components or as matrices for molding microstructures. Applications of the materials are thus for example:
- optische Elemente bzw. Anwendungen,- optical elements or applications,
- Werkstoffe mit oberflächenmodifizierten Eigenschaften für den Sanitärbereich, für die Eisen- und Stahlindustrie, für die Elektronik, Elektrotechnik, für den- Materials with surface modified properties for the sanitary sector, for the iron and steel industry, for the electronics, electrical engineering, for the
Kraftwerksbereich, für biologische Anwendungen, in der Medizin, in der Diagnostik, im Maschinenbau usw.;Power plant area, for biological applications, in medicine, in diagnostics, in mechanical engineering, etc .;
- Werkstoffe mit volumenmodifizierten Eigenschaften, beispielsweise mit Nanotubes bei technischen Anwendungen, wie z.B. bei Filtern, Membranen, biologischen Anwendungen, in der Medizin, Diagnostik, Elektronik, bei optischenMaterials with volume-modified properties, for example with nanotubes in industrial applications, e.g. in filters, membranes, biological applications, in medicine, diagnostics, electronics, in optical
Elementen;elements;
- Verwendung als Matrizen für Folgeprozesse. - Use as matrices for follow-up processes.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Oberflächenmodifikation und/oder zur Volumenmodifikation einer Mikrostruktur am und/oder im Werkstoff eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a) Herstellen einer Mikrostruktur am und/oder im Werkstoff des1. A method for surface modification and / or volume modification of a microstructure on and / or in the material of an article, characterized by the method steps: a) producing a microstructure on and / or in the material of
Gegenstandes, und b) Volumenkontraktion des Werkstoffes zur Reduktion derItem, and b) volume contraction of the material for the reduction of
Strukturdimensionen der Mikrostruktur des Gegenstandes.Structural dimensions of the microstructure of the object.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkontraktion unter weitgehender Erhaltung der relativen2. The method according to claim 1, characterized in that the volume contraction while largely preserving the relative
Profilierung der Mikrostruktur erfolgt.Profiling of the microstructure takes place.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur am und/oder im Werkstoff des Gegenstandes mittels eines Lithographieverfahrens hergestellt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the microstructure is made on and / or in the material of the article by means of a lithographic process.
4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur am und/oder im Werkstoff des Gegenstandes mittels eines Direktverfahrens oder mittels eines Abformverfahrens hergestellt wird. 4. The method according to claim 1, characterized in that the microstructure is produced on and / or in the material of the article by means of a direct process or by means of a molding process.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abformverfahren mittels einer Matrize durchgeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the molding process is carried out by means of a die.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abformen von der Matrize durch mechanisches und/oder thermisches Verformen durch Pressen erfolgt.6. The method according to claim 5, characterized in that the molding of the die by mechanical and / or thermal deformation is carried out by pressing.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abformen von der Matrize durch Aufgießen eines Mediums erfolgt.7. The method according to claim 5, characterized in that the molding of the die is carried out by pouring a medium.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung des mikrostrukturierten Werkstoffes von der Matrize mechanisch, durch Ätzen, durch Lösemittel, durch Verbrennen oder durch Pyrolyse erfolgt.8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the separation of the microstructured material from the die mechanically, by etching, by solvent, by combustion or by pyrolysis.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff thermoplastische und/oder duroplastische Kunststoffe und/oder Elastomere verwendet werden.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that are used as the material thermoplastic and / or thermosetting plastics and / or elastomers.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoffe mit Füllstoff gefüllte und/oder ungefüllte Werkstoffe verwendet werden.10. The method according to claim 9, characterized in that as materials filled with filler and / or unfilled materials are used.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoffe keramische und/oder metallische Werkstoffe verwendet werden. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that are used as materials ceramic and / or metallic materials.
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoffe natürliche und/oder aus natürlich vorkommenden Stoffen hergestellte Materialien verwendet werden.12. The method according to claim 9 or 10, characterized in that materials used as materials natural and / or made of naturally occurring materials are used.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff Partikel verwendet werden, deren Partikelgröße kleiner ist als die Abmessungen der zur Abformung kommenden Mikrostruktur.13. The method according to claim 10, characterized in that are used as the filler particles whose particle size is smaller than the dimensions of the coming to the molding microstructure.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Mikrostrukturabmessungen: Partikelgröße zwischen 2:1 und > 100:1, vorzugsweise größenordnungsmäßig > 10:1, beträgt.14. The method according to claim 13, characterized in that the ratio of microstructure dimensions: particle size between 2: 1 and> 100: 1, preferably of the order of> 10: 1, is.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass runde, längliche, faserförmige oder plättchenförmige Füllstoffpartikel verwendet werden.15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that round, elongated, fibrous or platelet-shaped filler particles are used.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkontraktion des Werkstoffes zur Reduktion der Strukturdimensionen, vorzugsweise unter weitgehender Erhaltung der relativen Profilierung der Mikrostruktur, durch einen physikalischen und/oder chemischen und/oder biologischen Prozess erfolgt.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the volume contraction of the material for reducing the structural dimensions, preferably with substantial preservation of the relative profiling of the microstructure, by a physical and / or chemical and / or biological process.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkontraktion durch thermische Schrumpfung erfolgt. 17. The method according to claim 16, characterized in that the volume contraction is effected by thermal shrinkage.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkontraktion durch einen Trocknungsprozess, unter Abgabe von Wasser und/oder Lösungsmittel, erfolgt.18. The method according to claim 16, characterized in that the volume contraction is carried out by a drying process, with release of water and / or solvent.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkontraktion durch einen Abbindeprozess erfolgt.19. The method according to claim 16, characterized in that the volume contraction takes place by a setting process.
20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkontraktion durch einen Sinterprozess erfolgt.20. The method according to claim 16, characterized in that the volume contraction is effected by a sintering process.
21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkontraktion durch einen Aushärteprozess erfolgt.21. The method according to claim 16, characterized in that the volume contraction is effected by a curing process.
22. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkontraktion durch Carbonisieren erfolgt.22. The method according to claim 16, characterized in that the volume contraction is carried out by carbonization.
23. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenkontraktion durch Verkoken erfolgt.23. The method according to claim 16, characterized in that the volume contraction is carried out by coking.
24. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a) und b) wiederholt durchgeführt werden.24. The method according to claim 1, characterized in that the method steps a) and b) are carried out repeatedly.
25. Verwendung des nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Gegenstandes als Bauteil oder als Matrize zum Abformen von Mikrostrukturen. 25. Use of the article produced by the method according to one of the preceding claims as a component or as a die for molding microstructures.
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