卷对卷连续辊压印装备优化方案

纳米压印技术以其高效率、大面积、高分辨率、低成本的特性，受到学术界和产业界的广泛关注，并应用于集成电路、光电子器件、能源存储等领域。为了适应工业化生产所需的连续压印和高产量需求，科研工作者将纳米结构制备在辊筒上，使压印与脱模连续交替进行，实现了图形化结构连续压印，即卷对卷的辊压印技术，由于压印时模板与衬底线性接触，该方法避免了受力不均匀等因素导致的纳米结构变形、不均匀等问题。该方法相对于平面纳米压印技术，具有连续制备、结构简单、成本低、产量高、可靠性好等多方面的优势，已在大幅面计量光栅、超薄导光板、透明导电膜等纳米制造领域实现技术迭代和产业升级。然而，卷对卷压印在跨尺度复杂微纳结构的转移复制、翘曲衬底上的纳米结构转印、高深宽比纳米结构的高保真转移等问题上一直是极具挑战性的课题。

西安交通大学研究团队与苏州大学研究团队研制了多尺度卷对卷纳米压印关键装备，实现了多尺度结构特征的保真高效制造[33]。将金属模具上的跨尺度微纳结构高保真地复制到金属、玻璃、聚合物等基材上，实现了线宽100 μm~100 nm的多尺度结构特征的快速卷对卷微纳米结构转移，保真度达到95%，连续压印2.4万米/版，幅面1200 mm，工作速度60 m/min。通过张力、恒温、压力、涂层（0.5~1 μm）、变形量伺服等可实现无缝双辊补偿纳米压印，如图4.6。该方案是一种新的微纳米压印的模式，解决了传统卷对卷压印难以制造多尺度复杂微纳结构的技术难题。

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图4.6 多尺度卷对卷纳米压印关键装备

（a）多尺度卷对卷纳米压印原理；（b）压印装备实物；（c）大面积仿鲨鱼皮抑菌/减阻功能薄膜

苏州大学研究团队开发的卷对卷连续辊压印装备技术，已成功应用在大幅面光栅、显示照明等领域中，产生了重要的社会经济效益。以该团队建立了双面纳米压印产线，实现了超薄导光器件制造，取代了传统的注塑导光板，实现节能220万千瓦时/年，每年约减少220万千克二氧化碳排放量。高光效超薄导光板（600 mm×1200 mm）逐步取代了印刷导光板，每年减少的油墨使用量达7500千克，避免了含酮类有害物质的使用，成为行业的颠覆性替代技术。