为了解决在大尺寸非平整刚性衬底和易碎衬底上高效低成本批量化制造大面积微纳结构这一难题, 提出一种面向大面积微结构批量化制造的复合微纳压印光刻工艺。阐述了复合压印光刻的基本原理和工艺流程, 通过实验揭示了主要工艺参数(覆模速度、压印力、压印速度、固化时间)对于压印结构的影响及规律。最后, 利用课题组自主研发的复合压印光刻机, 并结合优化的工艺参数, 在3种不同的硬质基材(玻璃、PMMA、蓝宝石)上实现了微尺度柱状结构(最大图形区域为132 mm×119 mm)、微尺度光栅结构(最大直径为1524 cm的圆形区域)和纳尺度柱状结构(图形区域为47 mm×47 mm)的大面积微纳结构制造。研究结果表明, 提出的复合微纳米压印工艺为大面积微纳结构宏量可控制备、以及大尺寸非平整刚性衬底/易碎衬底大面积图形化提供了一种全新的解决方案, 具有广阔的工业化应用前景。

超疏水自清洁荷叶结构表面有重要应用潜力。运用高功率皮秒激光结合高速扫描振镜，在H13模具钢表面高效制备了密排六方点阵微米级凹坑，其中含有丰富的纳米级亚结构，获得了面积为25 mm×25 mm的反荷叶结构。将该结构用于超疏水微纳米压印模板，在165 ℃、6 MPa、大气环境中进行硅橡胶压印，获得大面积微米级突起阵列，表面分布着纳米级亚结构，与荷叶结构十分相似。压印后硅橡胶表面接触角达到153.3°，接触角滞后值为3.2°，实现了超疏水性。皮秒激光制备的模板能进行连续压印，具有一定的耐久性和连续压印能力。

为了实现在大幅面基底上制作微纳结构,开发了一种新型的分布微区微纳米压印技术和相应的设备。介绍了分布微区微纳米压印的技术设想,并以提高压印稳定性和设计可旋转压印头为目标,设计了气动驱动装置和压印头结构。然后,通过实验检测了平台运动精度,并在碳酸聚酯材料上热压印了周期为400 nm的光栅。最后,以背光模组用光扩散片为应用实例,介绍了分布微区微纳米压印技术与设备的可能应用领域。实验结果表明,在1 m的行程范围上,平台位移精度可达100 nm,压印头旋转角度为-90°~90°,压印深度可由加热温度和驱动力大小控制。制作的扩散片厚度为125 μm,扩散半径为5 mm。微区微纳米压印技术和设备特别适合大幅面光学衍射图像和平板显示器件的微结构制作。