[發(fā)明專利]高粘高疏水碳基納米復(fù)合顆粒薄膜及其制備方法

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• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108642472A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉展
• 申請（專利權(quán)）人: 葉展
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/44
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 冉國政

本發(fā)明公開了一種高粘高疏水碳基納米復(fù)合顆粒薄膜及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：步驟一：采用金剛石研磨膏打磨石英片30分鐘，并清洗和干燥，作為碳基納米復(fù)合顆粒薄膜生長的襯底；步驟二：采用熱絲化學(xué)氣相沉積方法，在石英襯底上制備碳基納米復(fù)合顆粒薄膜；步驟三：生長結(jié)束后停止通氫氣，調(diào)整丙酮流量為0～75 sccm，并以1～3 V/s的速率降低功率至0，顆粒表面獲得石墨烯片狀陣列。本發(fā)明的制備方法，簡單，容易實現(xiàn)，制備的高粘高疏水碳基納米復(fù)合顆粒薄膜具有良好的生物相容性、高硬度和耐腐蝕性，在生物檢測、液滴轉(zhuǎn)移等領(lǐng)域的應(yīng)用中，具有性能優(yōu)異、耐用性好等優(yōu)勢，有利于其在生物檢測、液滴轉(zhuǎn)移方面的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高粘高疏水碳基納米復(fù)合顆粒薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

高粘超疏水的表面可用于液滴的無損操控和生物細(xì)胞的粘附繁殖，因此在生物檢測、微流控系統(tǒng)和原位的化學(xué)反應(yīng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前通常采用聚二甲硅氧烷PDMS、聚丙烯PP，聚芘等易成型聚合物材料或無機材料表面修飾含F(xiàn)長鏈化合物等特定聚合物分子來獲得高粘高疏水表面。這些有機組分構(gòu)建的高粘高疏水表面，耐腐蝕性能低、硬度低、耐摩擦性能差，使其表面結(jié)構(gòu)易坍塌，使用壽命短，在特殊環(huán)境下的應(yīng)用性能亟待提高。

金剛石是典型的碳材料，具有高硬度，極強的耐腐蝕性能及優(yōu)異的生物相容性，在生物檢測等特殊環(huán)境的應(yīng)用具有極大的優(yōu)勢。如能制備以金剛石為基的高粘超疏水表面，將解決有機聚合物表面存在的問題，獲得性能穩(wěn)定、使用壽命長的表面。現(xiàn)有技術(shù)中已有研究通過在金剛石薄膜表面接枝疏水的長鏈基團，將其靜態(tài)接觸角提高到108°。采用CVD方法讓金剛石薄膜生長在三維多孔材料模板上，或采用離子束刻蝕的方法，對金剛石表面進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)化，制備靜態(tài)接觸角達(dá)135°的多晶金剛石薄膜，但是，其并未研究薄膜的粘性。有研究者將納米金剛石顆粒與環(huán)氧樹脂聚合物形成復(fù)合表面，獲得了高粘超疏水性能，但是，環(huán)氧樹脂聚合物的耐久性較差，難以在酸堿等惡劣環(huán)境中應(yīng)用。并且上述兩種制備方法需多重步驟，工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高粘高疏水碳基納米復(fù)合顆粒薄膜及其制備方法，方法簡單，容易實現(xiàn)，制備的高粘高疏水碳基納米復(fù)合顆粒薄膜具有良好的生物相容性、高硬度和耐腐蝕性，在生物檢測、液滴轉(zhuǎn)移等領(lǐng)域的應(yīng)用中，具有性能優(yōu)異、耐用性好等優(yōu)勢，有利于其在生物檢測、液滴轉(zhuǎn)移方面的應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高粘高疏水的碳基納米復(fù)合顆粒薄膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：石英襯底處理，采用金剛石研磨膏打磨石英片30分鐘，并清洗和干燥，作為碳基納米復(fù)合顆粒薄膜生長的襯底；

步驟二：采用熱絲化學(xué)氣相沉積方法，通過氫氣鼓泡方式，在石英襯底上制備大小為300～1000 nm的碳基納米復(fù)合顆粒薄膜；

步驟三：生長結(jié)束后，停止通氫氣，調(diào)整丙酮流量為0～75 sccm，并以1～3 V/s的速率降低功率至0，顆粒表面獲得石墨烯片狀陣列。

所述步驟二的具體方法為，將石英襯底放入熱絲化學(xué)氣相沉積設(shè)備，以丙酮為碳源，采用氫氣鼓泡方式將丙酮帶入到反應(yīng)室中，其中氫氣、丙酮的流量比為200:90，反應(yīng)功率為2000～2400 W，工作氣壓為1.5～2.0 kPa，反應(yīng)過程中不加偏壓，生長時間為15～20min。

所述金剛石研磨膏為一級納米金剛石粉末。

一種使用上述高粘高疏水的碳基納米復(fù)合顆粒薄膜的制備方法制備的高粘高疏水的碳基納米復(fù)合顆粒薄膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：

1、采用熱絲化學(xué)氣相沉積方法，一步制備得到高粘高疏水的碳基納米復(fù)合顆粒薄膜，方法簡單，容易實現(xiàn)；