[發(fā)明專利]一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310548925.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103613064A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵金友;丁玉成;黎相孟;陳小亮;姜承寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B82B3/00
• 分類號(hào): B82B3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將蓋板、薄膜和基材依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲沖洗并氮?dú)獯蹈珊螅员∧橹Ъ?，將蓋板覆蓋在基材上，形成具有微米級(jí)間隙的蓋板-支架-基材結(jié)構(gòu)；

2）將質(zhì)量濃度為0.2wt%-1wt%的納米粒子膠體溶液從蓋板-支架-基材結(jié)構(gòu)側(cè)面邊緣滴加，并利用毛細(xì)力作用填充到蓋板-支架-基材結(jié)構(gòu)所形成的間隙中；

3）將填充有納米粒子膠體溶液所形成的蓋板-支架-基材結(jié)構(gòu)平移放置到水平熱板上，水平熱板的溫度設(shè)置為55～75℃；

4）納米粒子膠體溶液在水平熱板的溫度作用下發(fā)生快速蒸發(fā)，在咖啡圈效應(yīng)下，發(fā)生納米粒子的沉降和粘滯；溶質(zhì)中的納米粒子在局部的表面張力和基材的范德華力的共同作用下發(fā)生自組裝，形成一條納米粒子的密排單層線；當(dāng)退卻的彎月面到達(dá)恢復(fù)平衡接觸角的狀態(tài)時(shí)，形成新的固-液-氣三相線；

5）重復(fù)第4）步的粘滯-退卻過(guò)程，直至溶劑全部蒸發(fā)掉，會(huì)在基材表面形成周期性分布的納米粒子密排單層線陣列；

6）利用以上步驟所形成的納米粒子密排單層線陣列為掩膜對(duì)基材材料進(jìn)行干法刻蝕，通過(guò)控制刻蝕參數(shù)，形成不同結(jié)構(gòu)的納米柱子或納米錐陣列結(jié)構(gòu)；或者利用以上步驟所形成的納米粒子密排單層線陣列制作微米槽，首先，通過(guò)磁控濺射在分布有納米粒子密排單層線的基材上鍍厚度為納米級(jí)的金屬膜；然后放置到去離子水中進(jìn)行超聲，剝離去除納米粒子單層線及粒子上覆蓋的金屬層，最后通過(guò)干法刻蝕或濕法腐蝕的方法進(jìn)行各向同性刻蝕去除材料，利用金屬層與基材之間刻蝕選擇比制備納米金屬孔結(jié)構(gòu)下的微米槽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法，其特征在于：所述的蓋板是普通載玻片、石英玻璃、透明導(dǎo)電玻璃、鍍膜玻璃金屬片的無(wú)機(jī)材料，或者是聚甲基丙烯酸樹(shù)脂PMMA、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚對(duì)二甲苯PET、聚酰亞胺PI、聚碳酸酯PC的有機(jī)材料的硬質(zhì)薄片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法，其特征在于：所述的基材是普通玻璃片、石英玻璃、透明導(dǎo)電玻璃、鍍膜玻璃或硅材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法，其特征在于：所述的用于納米粒子線陣列轉(zhuǎn)移的基材是硅，或者是具有聚合物薄膜的基底材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法，其特征在于：所述的支架材料為柔性的薄膜，包括聚酰亞胺薄膜，厚度在25-80μm之間，尺寸控制在長(zhǎng)×寬為10mm×2mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法，其特征在于：所述的納米粒子膠體溶液的納米粒子是二氧化硅納米粒子或聚苯乙烯納米粒子，粒徑在100-1000nm之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法，其特征在于：所述的納米粒子密排單層線陣列的周期控制在10-100μm之間，線寬控制在2-10μm之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法，其特征在于：所述的納米柱子或納米錐的高度控制在100nm-1000nm量級(jí)之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板約束下的蒸發(fā)誘導(dǎo)納米粒子線自組裝方法，其特征在于：所述的微米槽的寬度和深度控制在2-10μm之間。