[發(fā)明專利]一種基底表面納米顆粒薄膜的組裝方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010011595.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN111172501A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雷;邊寶茹;杜娟;張健;劉平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): C23C14/28
• 分類號(hào): C23C14/28;C23C14/08;C23C14/54;B82Y40/00
• 代理公司: 寧波元為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33291
• 代理人: 單英

本發(fā)明提供了一種基底表面納米顆粒薄膜的組裝方法。該方法首先準(zhǔn)備所需的納米顆粒；然后，將所述納米顆粒均勻物理分散在溶劑中，進(jìn)行冷卻，使溶劑冷卻為固態(tài)，得到包含所述納米顆粒的固體，將該固體作為固態(tài)靶；最后，采用激光照射所述固態(tài)靶，溶劑吸收激光能量氣化，在氣相溶劑作用下所述納米顆粒以一定速率物理沉積到基底上。該方法能夠快速組裝形成均勻、致密的納米顆粒薄膜，并且易于獲得單層、大面積的納米顆粒薄膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二維納米顆粒薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基底表面納米顆粒薄膜的組裝方法。

背景技術(shù)

納米材料經(jīng)過(guò)多年的積累與不斷發(fā)展，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)藥，新能源，傳感器，新環(huán)保，軍工等領(lǐng)域，并且由于其獨(dú)特的表面和界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特性，還將被應(yīng)用于更加廣闊的生活場(chǎng)景中。其中，納米顆粒可以通過(guò)一定的組裝方式形成具備不同特性的二維或三維材料，納米顆粒種類選擇上的多樣性以及其本身組裝結(jié)構(gòu)上的差異所導(dǎo)致的多變、可復(fù)合特性使之在更傾向于小型化、模塊化、多功能化的未來(lái)應(yīng)用中具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力。

目前，將納米顆粒組裝為二維納米顆粒膜的方法為液相法組裝，即納米顆粒均勻分散在溶劑中形成低濃度的納米顆粒溶液，通過(guò)液相溶劑的緩慢揮發(fā)，納米顆粒在毛細(xì)管力、靜電力、重力的作用下在軟膜板如高分子膠束膜、無(wú)模板如液-空界面、硬模板如Si片上形成一層有序排列緊密的顆粒膜。該方法一般經(jīng)歷時(shí)間長(zhǎng)，需要幾天甚至幾個(gè)月時(shí)間，且往往得到的薄膜厚度不可控，普遍為多層納米顆粒膜；而短時(shí)間的組裝會(huì)導(dǎo)致納米顆粒薄膜出現(xiàn)顆粒分布不均勻的現(xiàn)象；并且經(jīng)軟膜板、無(wú)模板法得到的納米顆粒膜還需經(jīng)過(guò)精細(xì)轉(zhuǎn)移至所需基底表面，在此過(guò)程中由于顆粒膜中顆粒間相互作用力不強(qiáng)，膜結(jié)構(gòu)容易被破壞。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種基底表面納米顆粒薄膜的組裝方法，可在較短的時(shí)間獲得均勻、致密的納米顆粒薄膜。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為：一種基底表面納米顆粒薄膜的組裝方法，所述薄膜由納米顆粒組成，其特征是，包括如下步驟：

(1)準(zhǔn)備所需的納米顆粒；

(2)將所述納米顆粒均勻物理分散在溶劑中，然后進(jìn)行冷卻，使溶劑冷卻為固態(tài)，得到包含所述納米顆粒的固體，將該固體作為固態(tài)靶；

(3)采用激光照射所述固態(tài)靶，溶劑吸收激光能量氣化，在氣相溶劑作用下所述納米顆粒以一定速率物理沉積到基底上。

所述納米顆粒不限，包括Fe₃O₄、Fe₂O₃、FePt、Au、Ag、GdS、GdSe、SiO₂等中的一種或多種。

所述溶劑用于分散所述納米顆粒，所述溶劑種類不限，包括有機(jī)溶劑與無(wú)機(jī)溶劑，例如水、乙醇、丙酮、甲苯、己烷、1-十八烯等中的一種或兩種混合液，優(yōu)選納米顆粒在其中具有良好分散性的溶劑。

所述納米顆粒分散于溶劑中得到的納米顆粒濃度不限，作為優(yōu)選，納米顆粒的濃度為1mg/ml～30mg/ml。

所述基底不限，包括Si、SiO₂、STO、ITO、PET、PP、PE、AAO、碳膜等中的一種或多種。

所述步驟(1)中，納米顆粒的來(lái)源不限，可以市售獲得，或者通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的納米顆粒組裝方法制得。

本發(fā)明采用激光氣相沉積法，直接選用納米顆粒，將納米顆粒物理分散在溶劑中形成高濃度的納米顆粒溶液，然后冷凍成固態(tài)靶，利用激光照射該固態(tài)靶，由于溶劑的包覆，激光能量主要作用于溶劑，溶劑在熱效應(yīng)作用下氣化，而納米顆粒結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成未發(fā)生變化，在溶劑氣化作用下納米顆粒直接沉積到基底上形成薄膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：