[發(fā)明專利]可拉伸柔性液池及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810340660.2
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108562544B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 畢可東;齊晗;趙偉瑋;張洪澤;陳云飛
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01N21/03
• 分類號: G01N21/03
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種可拉伸柔性液池，包括上液池和下液池，上液池和下液池之間依次設(shè)有石墨烯層和襯底，襯底為柔性襯底，柔性襯底內(nèi)設(shè)用于離子流動的通道；該可拉伸柔性液池的制作方法為：在基底上制作石墨烯層，在石墨烯層上制備柔性襯底，之后在柔性襯底中制作通道，去除基底，最后組裝即得。本發(fā)明選用PDMS/PMMA雙層膜或PDMS/SU?8雙層膜作為柔性襯底，能夠在應變下有效進行石墨烯的離子電流檢測，具有簡單實用、成本較低等特點；使用電子束刻蝕法來實現(xiàn)石墨烯懸空在PDMS/PMMA雙層膜或PDMS/SU?8雙層膜上的結(jié)構(gòu)，既能保證石墨烯不會出現(xiàn)損傷，也能保證整個液池的完整性，不會出現(xiàn)滲漏。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性液池，具體涉及一種可拉伸柔性液池，同時還涉及該可拉伸柔性液池的制作方法。

背景技術(shù)

石墨烯材料引起全世界科學家們廣泛的研究，主要是因為它目前是最薄材料，它能實現(xiàn)對氣體、液體、溶解的離子等有選擇的抓取，然而，一個完美的單層石墨烯在常態(tài)下不能通過任何原子和分子：即便是最小的原子氫預計在幾十億年內(nèi)也不會穿過石墨烯致密的電子云。這個特點被認為可以延伸到其他二維晶體，如六角形氮化硼和二硫化鉬。最近，sheng hu及同事發(fā)現(xiàn)，石墨烯和六角氮化硼的單層對質(zhì)子具有高度可穿透性。為了研究應變對質(zhì)子傳輸?shù)挠绊懀枰O(shè)計出一種可拉伸柔性液池。目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)這種可拉伸柔性液池結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種應變下能夠有效進行石墨烯的離子電流檢測的可拉伸柔性液池；本發(fā)明的另一目的是提供該可拉伸柔性液池的制作方法。

技術(shù)方案：包括上液池和下液池，所述上液池和下液池之間依次設(shè)有石墨烯層和襯底，所述襯底為柔性襯底，所述柔性襯底內(nèi)設(shè)用于離子流動的通道。

本發(fā)明的柔性襯底優(yōu)選為PDMS和PMMA的雙層膜或PDMS和SU-8的雙層膜，其中，所述石墨烯層分別與PMMA或SU-8接觸；由于PDMS具有粘性，所以PDMS很容易與PMMA或SU-8粘附在一起形成雙層復合膜，且PMMA和SU-8均與石墨烯具有很強的范德華力；若是將PDMS與石墨烯層接觸，由于石墨烯與PDMS之間的結(jié)合力不強且PDMS中的用于離子流動的通道很難達到微米級，從而實現(xiàn)不了本發(fā)明的目的。所述PMMA或SU-8的厚度優(yōu)選為0.8～1.2微米，當PMMA或SU-8的厚度低于0.8微米時，會使膜容易破裂，從而影響離子電流檢測效果；當PMMA或SU-8的厚度高于1.2微米時，會導致電子束難以通過刻蝕形成通孔。

所述通孔的直徑優(yōu)選為1～5微米；當通道的直徑小于1微米時，會導致進入通道內(nèi)的離子液池太少；當通道的直徑大于5微米時，會使膜容易破裂。

本發(fā)明制作所述可拉伸柔性液池的方法，包括如下步驟：在基底上制作石墨烯層，在石墨烯層上制備柔性襯底，之后在柔性襯底中制作通道，然后將基底去除，最后將上液池、石墨烯層和襯底以及下液池組裝好后即得可拉伸柔性液池。具體包括如下步驟：

(1)將石墨烯剝離在基底上，在石墨烯上旋涂PMMA；

(2)在覆蓋石墨烯的PMMA層上使用電子束刻蝕做標記，確定石墨烯具體位置后，再用電子束刻蝕去掉覆蓋在石墨烯上的PMMA，形成PMMA通孔；

(3)對PDMS打通孔，在光學顯微鏡下將PMMA通孔和PDMS通孔對準，使其粘附在一起，之后放入堿溶液中，脫除二氧化硅襯底即得。

其中，步驟(3)中所述標記為十字叉絲，且確定石墨烯具體位置的步驟為：在光學顯微鏡下確定每個十字叉絲與石墨烯x、y方向的距離，之后將其放入電子顯微鏡真空腔中，通過找到十字叉絲的位置從而確定石墨烯具體位置。