[發明專利]納米孔的制備

無效

• 申請號: 200980114307.1
• 申請日: 2009-04-22
• 公開（公告）號: CN102015079A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 薩魯納斯·佩特羅尼斯;本特·卡斯莫文
• 申請（專利權）人: 薩魯納斯·佩特羅尼斯;本特·卡斯莫文
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧

技術領域

本發明涉及納米孔徑膜，即含有5個納米孔的膜，這種納米孔徑膜的制備方法及其應用。

背景技術

無論是實驗室研究還是工業生產，生物流體分子分離是幾乎所有生物技術和制藥工藝的基本操作。同時生物流體分子分離也在臨床診斷和疾病治療中起重要作用，如血液透析。溶質分離最基本的儀器為具孔濾膜。因此，分離技術的突破性發展可能影響工業和人體健康的各個領域。

可以捕捉納米級物質(如病毒和細菌)的濾膜也對空氣和水源凈化系統和藥物溶液低溫消毒起到重要作用。上述空氣過濾可應用于飛機和軍用裝備中，在戰爭或恐怖襲擊中使上述裝備免于大規模生化武器的襲擊。除了空氣過濾，有效地過濾水和液體中的納米級污染物也是極為重要的。首先，上述工藝可增加發展中國家可飲用水的來源。除此之外，針對包括人體血清在內的液體病毒過濾方面的研究與開發也在進行中，如HIV。

典型的過濾材料采用塑料或纖維素聚合物的織物制得。采用此種方法制備的濾膜通常具有較寬的孔徑分布，且最小孔徑通常會被濾液中的小分子堵塞。根據Tong等，“Silicon?Nitride?Nanosieve?Membrane，”Nano?Letters?4：283～287(2004)描述的，大量小孔徑和較高的濾膜厚度是制約濾液流經濾膜的兩大主要因素。此外，上述濾膜熱穩定性(通常在200℃以上開始降解)或化學穩定性(受溶劑、酸和堿的影響)較差。

納米技術的最新發展使得制備具有高密度和直徑精確到幾納米的薄濾膜成為可能。但上述制備工藝所需設備價格昂貴(如電子束刻蝕(EBL)或聚焦離子束刻蝕(FIB))，且因采用序列工藝，這使得大量納米孔徑的制備效率較低(如納米孔徑需一個接一個的制得)。

美國專利11/414,991描述了一種用于制備納米孔徑膜的工藝。在最后一步制備過程中，大量納米孔徑通過移除氧化物涂層的方法制得。但如該專利所公開的，所制得的納米孔徑其密度較低且納米孔徑的粒徑(特別是大孔徑＞20nm)分布較寬。

美國專利5,753,014中披露了一種孔徑在5nm～50μm的濾膜，這種濾膜的制備方法及其應用。采用光刻蝕或印痕技術，通過將指定樣式的輔助層引入指定區域的方法將孔徑引入膜層。上述樣式通過刻蝕的方法轉移到膜層。上述專利中指出制備上述具孔膜的方法之一為提起部分上述膜層和指定樣式的覆蓋層下層。上述提起工藝可提高膜表面強度，但卻影響其在某些領域的適用性，如醫藥或生物制藥領域。

定義

除非另行說明，下列定義適用于說明書及所附的權利要求項。

“孔徑”或“孔道”定義為通過膜的開口，如開口從膜的一端至另一端，且具有兩個開口端。與之對應的“腔”、“坑”和“洞”定義為膜中開口，含有開口端和閉口端。

本發明所述納米孔徑定義為孔徑大小在納米級、亞微米級或微米級的孔，如3～3000nm。

積垢定義為不溶物，如細菌、膠體、氧化物、生物分子和水基雜垢，沉積在膜表面。

應理解的是，支撐材料可為各種形狀，如平的、圓形、曲線形或矩形。

納米刻蝕被定義為用作構造納米級結構物的一系列方法。

聚合物電解質是含有正電荷和負電荷的大分子(如聚合物)。

膠體為非常小、分散很細的固體(如不溶粒子)，且因其較小粒徑和所帶電荷，可在液體中長時間分散。

本發明中所述納米級指粒徑小于3000nm。

簡寫

CL?????膠體刻蝕

nm?????納米

PS?????聚苯乙烯

ACH????羥基氯化鋁

PDDA???聚二烯丙基二甲基胺鹽酸鹽

PSS????聚4-苯乙烯磺酸鈉

mM?????毫摩爾

RIE????活性離子刻蝕

EBL????電子束刻蝕

FBL????聚焦離子束刻蝕

s?????????秒

LP-CVD????低壓化學氣相沉積

PA-CVD????等離子輔助化學氣相沉積

PDMS??????聚二甲基硅氧烷

KOH???????氫氧化鉀

HNA???????HF、HNO₃和乙酸混合物

TMAH??????四甲基氫氧化銨

EDP???????乙二胺鄰苯二酚

AG????????沒食子酸胺

TEM???????透射電子顯微鏡

SEM???????掃描電子顯微鏡