[發明專利]一種細顆粒物過濾結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201310717668.3
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103657276A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 吳文剛;諶灼杰;毛海央
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B01D46/00
• 分類號: B01D46/00;B32B3/24;B32B27/16;B32B37/14
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

1.一種多層PM2.5過濾結構，其特征在于：所述PM2.5過濾結構包括若干微小顆粒過濾結構層（1301）和若干聚合物層（1302），每2層所述微小顆粒過濾結構層（1301）之間鍵合一層所述聚合物層（1302）；

所述微小顆粒過濾結構層包括一基底（101），所述基底（101）上設有貫通其上端面和下端面的空氣流通腔體（701）；所述基底（101）的上端面上設有一鏤空結構層（102），所述鏤空結構層（102）包括設于其內的若干微米孔洞（201），且所述微米孔洞（201）貫通所述鏤空結構層（102）與所述空氣流通腔體（701）相連通；所述鏤空結構層（102）上于所述微米孔洞（201）的上部設有橫向納米纖維體（401）；所述鏤空結構層（102）上設有縱向納米纖維體（801），且所述縱向納米纖維體（801）覆蓋住所述橫向納米纖維體（401）；

所述聚合物層（1302）包括一聚合物材料體（1001），所述聚合物材料體（1001）上設有貫通其上端面和下端面的貫通孔洞（1101）；所述聚合物材料體（1001）的上端面和下端面上均設有粘附層（1201），所述聚合物材料體（1001）通過所述粘附層（1201）分別與相鄰所述微小顆粒過濾結構層（1301）的上端面和下端面進行鍵合。

2.根據權利要求1所述的多層PM2.5過濾結構，其特征在于：所述縱向納米纖維體（801）呈纖維狀垂直于所述基底（101）分布；

所述縱向納米纖維體（801）的平均間隙小于1μm。

3.根據權利要求1或2所述的多層PM2.5過濾結構，其特征在于：所述橫向納米纖維體（401）的平均間隙為10nm～990nm。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的多層PM2.5過濾結構，其特征在于：所述微米孔洞（201）的橫截面呈正方形、圓形或長方形；

所述微米孔洞（201）的孔徑為1～20μm。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的多層PM2.5過濾結構，其特征在于：所述聚合物層（1302）的材質為PDMS；

所述基底（101）的材質為硅；

所述鏤空結構層（102）的材質為二氧化硅或二氧化硅與氮化硅的復合物。

6.權利要求1-5中任一項所述多層PM2.5過濾結構的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備若干所述微小顆粒過濾結構層（1301），包括如下步驟：

1）在所述基底（101）的上端面上設置所述鏤空結構層（102），下端面上設置背腔腐蝕掩膜層（103）；

2）在所述鏤空結構層（102）上形成若干所述微米孔洞（201），所述微米孔洞（201）貫通所述鏤空結構層（102）；

3）在所述鏤空結構層（102）上于所述微米孔洞（201）的上部設置第一聚合物材料層（301）；利用等離子體轟擊所述第一聚合物材料層（301），即在所述鏤空結構層（102）上得到所述橫向納米纖維體（401）；

4）在所述鏤空結構層（102）上設置第二聚合物材料層（501），所述第二聚合物材料層（501）覆蓋住所述橫向納米纖維體（401）；

5）在所述背腔腐蝕掩膜層（103）上設置基底腐蝕掩膜（601）；利用KOH濕法腐蝕對所述基底（101）的下端面進行腐蝕，得到所述空氣流通腔體（701），且所述空氣流通腔體（701）與所述微米孔洞（201）相連通；

6）利用等離子體轟擊所述第二聚合物材料層（501），即得到所述縱向納米纖維體（801）；

（2）制備若干所述聚合物層（1302），包括如下步驟：

1）在所述聚合物材料體（1001）上進行打孔得到貫通其上端面和下端面的所述貫通孔洞（1101）；

2）利用等離子體轟擊所述聚合物材料體（1001）的上端面和下端面，得到粘附層（1201）；

（3）將每2個所述微小顆粒過濾結構層（1301）之間鍵合所述聚合物層（1302），包括如下步驟：

所述聚合物材料體（1001）的上端面和下端面分別與所述微小顆粒過濾結構層（1301）的基底腐蝕掩膜（601）和鏤空結構層（102）通過所述粘附層（1201）進行鍵合；至此即得到所述多層PM2.5過濾結構。