[發明專利]一種二氧化鈰納米棒及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811486302.9
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109536903A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 安濤;竇春月;鞠金寧;魏文龍;紀全增
• 申請（專利權）人: 長春大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;B82Y40/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明涉及納米材料制備領域，尤其涉及一種二氧化鈰納米棒的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：在Ar和O₂的混合氣氛中，以Si(100)單晶片作為襯底，以Ce作為靶材，進行掠入射磁控濺射，得到二氧化鈰納米棒。本發明通過掠入射磁控濺射方法可以得到表面為三棱錐的二氧化鈰納米棒，利用本發明提供的制備方法制備得到的二氧化鈰納米棒與水的接觸角≥107.5°，最大可達143.2°，是目前二氧化鈰材料的最大接觸角值。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，尤其涉及一種二氧化鈰納米棒及其制備方法和應用。

背景技術

浸潤性是固體表面的重要特征之一，從人們的日常生活到工農業生產再到國防軍事裝備領域，浸潤性都是一種非常重要的性質。潤濕性的應用極其廣泛：超疏水界面材料用在室外天線上，可以防水防積雪，從而保證高質量信號的接收；超雙疏界面材料可涂在輪船和艦艇的外殼、燃料儲備箱上，可以達到防污染、防腐蝕的效果；用在石油管道中在石油運輸過程中，可以防止石油在管道壁粘滯，從而減少運輸過程中的損耗及能量消耗，并防止管道堵塞；用于水中運輸工具或水下核潛艇上，可以減少水的阻力，提高行駛速度；用于微量注射器針尖上，可以完全消除昂貴的藥品在針尖上的粘滯及由此帶來的針尖污染；也可以用它來修飾紡織品，做成防水和防污染的服裝等等。因此，材料的浸潤性在國民經濟各個領域及國防建設中有著非常重要的應用。探索決定材料浸潤性的微觀機制，制備具有高(超)疏水性能的材料成為諸多領域的重大需求。

目前，影響固體表面浸潤性的因素主要有兩個：一是固體的表面自由能；二是固體的表面粗糙度。超疏水(水接觸角＞150°)材料的表面除了具備低表面能以外還要有一定的粗糙度。制備超疏水表面的主要方法是用低表面能的材料來修飾粗糙的表面。Minami等人利用溶膠-凝膠法制備了粗糙多孔的Al₂O₃薄膜，然后用氟硅烷修飾這種薄膜，得到與水的接觸角為165°的超疏水Al₂O₃薄膜。McCarthy小組利用光刻蝕的方法制備出具有微米級柱狀陣列結構的硅表面，用硅烷化試劑進行疏水處理而得到超疏水表面；Yoshimitsu等人利用機械刻蝕的方法，獲得了具有規則的微米級粗糙度的圖案硅表面，經過氟硅烷處理后，便可得到接觸角約150°的超疏水表面。Bartell和Shepard用機械刻蝕的方法制備了具有四面體形結構的粗糙石蠟表面，這種表面與水的接觸角約為160°。

上述的許多研究成果雖然都獲得了較為理想的疏水表面，但這些研究成果也存在一個制約其廣泛應用的共性問題：那就是這些低表面能的涂層材料大部分是高溫化學穩定性較低，力學性能差的聚合物或高分子材料。這些聚合物材料或高分子材料在高溫條件或機械沖擊等較為苛刻的工作環境中很可能會發生分解、剝離和脫落等現象，從而影響實際應用中的疏水效果。另一方面，上述研究均采用低表面能的涂層來修飾粗糙表面，使得其制備工藝相當復雜。

因此，如何制備得到一種具有較好疏水效果的本征疏水材料成為了人們研究的重點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有良好疏水效果的二氧化鈰納米棒的制備方法及其應用。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種二氧化鈰納米棒的制備方法，包括以下步驟：

在Ar和O₂的混合氣氛中，以Si(100)單晶片作為襯底，以Ce作為靶材，進行掠入射磁控濺射，得到二氧化鈰納米棒。

優選的，所述Ar和O₂的體積比為(25～35)：10。

優選的，所述掠入射磁控濺射的掠射角為45～55°。

優選的，所述掠入射磁控濺射的壓強為0.8～2Pa。

優選的，所述掠入射磁控濺射的溫度為200～600℃。