[發明專利]一種高效轉移微納米材料的方法

有效

• 申請號: 201811570847.8
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109607473B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 周軍;胡彬;方云生
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81C99/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

本發明屬于微納米復合材料制備相關技術領域，并公開了一種高效轉移微納米材料的方法，包括：在輔助襯底表面上均勻涂覆微納米材料，同時在聚合物彈性體的表面形成易揮發溶劑；將彈性體貼合至輔助襯底，使得兩者貼合且微納米材料被充分包裹于易揮發溶劑中；將復合體浸入低溫溶液中，使得微納米材料分散嵌入至凝固的易揮發溶劑，然后將輔助襯底與彈性體分離；將彈性體貼合至目標表面執行溶化和揮發，然后取下所述彈性體。通過本發明，能夠實現大量納米微米材料與目標表面無法兼容的制備，同時能夠具備其在目標襯底上與輔助襯底上同樣的物理和化學性質，該方法在納米微米材料制備中具有高效率、大面積、無污染以及操作簡便等優勢。

技術領域

本發明屬于微納米復合材料制備相關技術領域，更具體地，涉及一種高效轉移微納米材料的方法。

背景技術

隨著現代電子與光電子器件的功能化與集成化需求的日益增加，基于溶液法制備電子和光電子器件(如彈性體、太陽能電池、有機發光二級管以及三維物體表面等)各功能層具有高效率、大面積以及低成本的優勢，目前也成為各類器件制備的重要方法。然而在這些目標表面制備納米微米材料的過程中，通常面臨分散著納米微米材料的中溶劑對目標表面的溶解、化學反應、無法后處理以及無法兼容制備等技術問題，并極大地限制了各類電子器件和光電子器件的發展。

為解決上述技術問題，現有技術中主要采取用噴涂的方法在目標表面沉積納米微米材料的方案，但同樣面臨著諸如溶劑會造成各類影響、以及難于執行后處理工藝等不足。此外，也提出了通過犧牲層轉移納米線、或者通過層壓轉移微納米材料的方案，但進一步研究表明，其同樣面臨溶劑的影響以及效率低、轉移不完全等缺陷。相應地，本領域亟需對此作出進一步的改善和改進，以便符合現代化電子和光電子器件對微納米材料大批量轉移的應用需求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種高效轉移微納米材料的方法，其中通過預制輔助襯底和彈性體來獲得將微納米顆粒充分包裹在溶劑中的復合體，然后同時利用微納米顆粒可在低溫工況下嵌入凝固后的溶劑、溶解后的溶劑與彈性體表面作用力下降等多種作用機理，相應不僅可有效解決大批量微納米材料與目標表面無法兼容的問題，而且避免了現有技術中溶劑易對目標表面造成溶解或反應的現象，同時具備便于操控、適于大面積制備、轉移效率高、無污染等特點，因而尤其適用于在親和能低、目標表面本身彎曲復雜等條件下的電子和光電子器件應用場合。

相應地，按照本發明，提供了一種高效轉移微納米材料的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(i)在平整干凈的輔助襯底表面上，均勻涂覆微納米材料，并根據工況需要對該微納米材料實現功能化處理；與此同時，在聚合物彈性體的表面上進行親水處理，然后在其表面均勻形成一定量的易揮發溶劑；

(ii)將表面形成有易揮發溶劑的所述聚合物彈性體貼合至表面涂覆有微納米材料的所述輔助襯底，并借助于易揮發溶劑自身的流動性使得兩者完全貼合且微納米材料被充分包裹于易揮發溶劑中，由此獲得輔助襯底及彈性體復合體；

(iii)將步驟(ii)所獲得的輔助襯底及彈性體復合體完全浸入液氮、液氮與乙醇的混合物、干冰與乙醇的混合物、正辛烷與干冰的混合物或者其他類似的低溫溶液中，所述輔助襯底及彈性體復合體中的易揮發溶劑在低溫下將快速凝固，且使得微納米材料分散嵌入至凝固的易揮發溶劑；此時，借助于所述輔助襯底和彈性體在低溫冰凍作用下與凝固的易揮發性溶劑之間的作用力差異，使得所述輔助襯底與所述彈性體分離；

(iv)將所述彈性體貼合至目標表面，此時該彈性體表面上的凝固的易揮發性溶劑將溶化和揮發，同時分散嵌入的微納米材料則轉移到目標表面，然后取下所述彈性體，由此完成整個的高效轉移微納米材料的過程。