[發明專利]金屬納米線的定向有序排列的方法

有效

• 申請號: 201310245184.3
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN104226977A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 王京霞;宋延林
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明涉及金屬納米線的定向有序排列的方法，特別涉及通過利用溶劑蒸發過程中乳膠粒的有序組裝誘導金屬納米線的定向有序排列的方法。

背景技術

金屬納米線具有優異的電光磁與熱學性能，由于其在微電子、光電子、催化與傳感器等領域具有誘人的應用前景而備受關注。金屬納米線的定向有序排列將對金屬納米線在電子學、光電子學和分子傳感器等領域的研究起到積極的推動作用。因此，研究人員提出了各種方法以實現金屬納米線的定向有序排列。其中:金屬微流法，是借助帶有微米級通道的模板，使在溶劑蒸發過程中得到的金屬納米線沿模板的微米級通道的邊緣形成成行定向有序排列的金屬納米線。外場誘導法，是基于金屬納米線很容易在電極間排列的特點，將金屬納米線在電壓的作用下實現電極化，得到金屬納米線的定向有序排列。L-B膜方法，是利用L-B膜技術，將金屬納米線整齊有序的組裝成單層膜，得到金屬納米線的定向有序排列。本發明提供了一種更為簡單的實現金屬納米線的定向有序排列的方法。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種方法簡單、成本低、容易操作、易規模化的通過利用溶劑蒸發過程中膠體微球的有序組裝誘導金屬納米線的定向有序排列的方法。

本發明的目的之二是提供定向有序排列的金屬納米線陣列。

本發明的金屬納米線的定向有序排列的方法：將單分散膠體微球、金屬納米線均勻分散在水中，所得混合分散液中的單分散膠體微球的濃度為0.01～30wt%，金屬納米線的濃度為0.001～1wt%；將混合分散液涂覆到固體基材上，干燥，從而制備得到定向有序排列的金屬納米線。

所述的定向有序排列的金屬納米線是所述的金屬納米線按照一定的方向平行有序排列的陣列結構。

所述的單分散膠體微球的粒徑為100nm～2μm，優選為300nm～1000nm。

所述的單分散膠體微球優選選自單分散聚苯乙烯膠體微球、聚甲基丙烯酸甲酯膠體微球、聚（苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯－丙烯酸）聚合物膠體微球及二氧化硅膠體微球等中的一種。

所述的金屬納米線的長度優選為2～150μm，直徑優選為50～150nm。

所述的金屬納米線包括金納米線、銀納米線等中的一種。

所述的固體基材是具有親水性高粘附性能的固體基材、疏水低粘附的固體基材、具有超疏水且低粘附的固體基材或具有超親水高粘附性能的固體基材。

所述的具有親水性高粘附性能的固體基材是水與固體基材表面的接觸角為30～85度的固體基材；優選選自普通玻璃片、聚合物膜、石英片、銅片、鋁片、硅片中一種。

所述的疏水低粘附的固體基材是聚四氟乙烯膜或聚二甲基硅氧烷膜；或者是經氟硅烷處理的固體基材，所述的經氟硅烷處理的固體基材是將所選的潔凈的固體基材置于80℃的具有氟硅烷氣氛的烘箱中3～8小時得到，其優選選自普通玻璃片、聚合物膜、石英片、銅片、鋁片、硅片中一種。

所述的具有超疏水且低粘附的固體基材是將潔凈且粗糙的固體基材經氟硅烷處理的固體基材；所述的經氟硅烷處理的固體基材是將所選的潔凈且粗糙的固體基材置于80℃的具有氟硅烷氣氛的烘箱中3～8小時得到，該具有超疏水且低粘附的固體基材的表面與水的接觸角為150～160°；所述的粗糙的固體基材是將固體基材置于濃度為0.8～5wt%的SiO₂水分散液中浸泡1～3分鐘得到；所述的固體基材優選選自普通玻璃片、聚合物膜、石英片、銅片、鋁片、硅片中一種。

所述的具有超親水高粘附性能的固體基材是用無機酸和雙氧水的混合液（體積比為1：1）清洗過的玻璃片、石英片或硅片等。

所述的具有親水性高粘附性能的固體基材，及所述的具有超疏水且低粘附的固體基材中的所述的聚合物膜選自聚四氟乙烯膜、聚苯乙烯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚醋酸乙烯酯膜、聚二甲基硅氧烷膜、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、PET膜中的一種。

所述的疏水低粘附的固體基材中的所述的聚合物膜選自聚苯乙烯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚醋酸乙烯酯膜、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、PET膜中的一種。

所述的干燥的溫度優選為5～95℃，所述的干燥時的相對濕度優選為5%～95%。

所述的涂覆的方法選自滴涂、噴涂、噴墨打印、豎直沉積等中的一種。

所述的噴墨打印的設備為壓電式噴墨打印機或工業點膠系統等，它們的噴頭的孔徑優選為10μm、20μm、50μm或150μm。