[發明專利]一種多孔陣列聚乙烯模板的制備方法

有效

• 申請號: 201310420638.6
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103482565A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 楊波;吳衛東;周秀文;牛高;何偉;劉旭東;余斌;朱曄
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 何勇盛

技術領域

?本發明涉及一種多孔陣列聚乙烯模板的制備方法。

背景技術

多孔模板材料是利用模板孔道的尺寸和位置的限制使納米線/管生長成所需的直徑、長度，并有一定的排列方式，是合成納米線陣列的理想方法。納米線陣列材料是指大量納米線在基底平面上呈豎直陣列平行排列的材料。由于其高度取向的形貌結構和優越的物理、化學性能，在光電器件、傳感器、數據存儲及生物醫藥等方面具有重要的應用潛能。器件的微小化對新型的納米功能材料也提出了更高的要求。如何控制納米線陣列的結構尺寸和排列方式，使其按照一定規律進行組裝、復合，對于深入研究材料形貌與物性間的關系，最終實現按照人們的意愿設計和組建功能納米器件具有非常重要的意義。因此，如何控制多孔模板的尺寸參數，實現其較大范圍的調節成為亟待解決的問題。

現有的多孔模板種類較多，利用多孔氧化鋁模板制備金屬納米線陣列的技術現已比較成熟，所制得的納米線陣列規整有序，單根納米線直徑在幾十納米到幾百納米，但是其多孔結構是自組織形成的，因受到多種因素的影響，控制難度非常大，得到的納米孔的間距一般小于100納米，且很難超過400納米，從而限制了其應用范圍。

重離子徑跡制備聚合物模板的方法，可根據重離子輻射劑量大小和刻蝕參數的不同來控制模板納米孔的平均間距和平均孔徑，但是納米孔是隨機輻射造成的，孔間距只具備統計意義。

利用聚焦離子束刻蝕制備多孔陣列聚合物模板可以方便調節孔間距，但是該方法耗時長，設備費用昂貴，只適用于制備小面積的陣列結構，其陣列孔的深度受孔徑大小的限制，可調范圍較小，且制得的孔洞為錐型，而非圓柱形。

利用貴金屬定向催化腐蝕結合光刻法可以大范圍調節納米線間距和納米線直徑，但是納米線長度只能達到微米量級，定向腐蝕的方向極難控制，且無法用來制備單晶硅納米線陣列以外的其它材料。光刻法可以在二維方向上方便地控制納米線陣列或多孔模板的尺寸參數，但是納米線的長徑比強烈地受制于光刻寬深比的限制，該方法無法制備較長的納米線陣列。

土耳其的Mecit?Yaman等人報道了利用熱減徑技術（thermal?size-reduction?process）制備有序的，不定長的低熔點合金納米線和聚合物納米管的方法(?Mecit?Yaman,?Tural?Khudiyev,?Erol?Ozgur,?et?al.?Arrays?of?indefinitely?long?uniform?nanowires?and?nanotubes.?Natural?materials,?Vol?10,?2011)。利用該方法可以調節納米線陣列的三維尺寸參數，尤其是可以方便調節納米線的間距，但受到加工溫度的限制，該方法難以直接制備出高熔點的合金或金屬納米線陣列材料。

發明內容

針對現有技術中的多孔模板的尺寸難以調控的不足，本發明提供一種多孔陣列聚乙烯模板的制備方法。采用本發明，能夠在較大范圍內調節多孔陣列聚乙烯模板的孔徑、孔間距、孔深及多孔陣列的面積。

本發明的多孔陣列聚乙烯模板的制備方法，其特點是依次包括如下步驟：

(a)?將聚苯乙烯芯棒裝入聚乙烯管中組成預制棒；

(b)?將預制棒進行一級熱拉伸，形成一級復合絲；

(c)?對一級復合絲進行裁剪并緊密堆積固定在聚乙烯管內；

(d)?對步驟(c)所得材料進行二級熱拉伸，形成二級復合絲；

(e)?對二級復合絲進行裁剪并緊密堆積固定在聚乙烯管內；

(f)?對步驟(e)所得材料進行三級熱拉伸，形成三級復合絲；

(g)?分別對二級復合絲和三級復合絲進行冷凍切片；

(h)?將所得切片放入甲苯溶液中溶解去掉聚苯乙烯芯，形成多孔陣列聚乙烯模板。

所述步驟(b)~?(f)中的一級熱拉伸、二級熱拉伸和三級熱拉伸均是在拉絲裝置上進行的，拉絲裝置中的加熱爐的溫度控制在200℃~240℃，擠出口模的孔徑為0.3毫米~2毫米，擠出速度為0.05毫米/秒~0.2毫米/秒，拉絲速度為1毫米/秒~4毫米/秒。

所述步驟(g)采用包埋劑將二級復合絲和三級復合絲包埋后進行冷凍切片。

所述包埋劑為環氧樹脂和丙烯酸酯樹脂。

所述的組成預制棒的聚乙烯管的內徑與聚苯乙烯芯棒的直徑相匹配。