[發明專利]一種利用激光技術制備微納米線的方法及其應用

有效

• 申請號: 202010045587.3
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111175353B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 孫洪波;代云志;夏虹
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純

1.一種利用激光技術制備微納米線的方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）、電極的制備；

具體步驟為：首先，將干凈的玻璃使用去離子水和無水乙醇交替用棉球擦拭六次，在封閉空間內自然陰干；然后在其上烘烤蒸發貴金屬納米層，再使用尖銳刀片劃開貴金屬納米層使其形成一道溝道，寬度為80-120微米；隨后檢測溝道兩側是否導電，確認不導電后便得到可用電極；

（2）、納米顆粒膠體溶液形成；

具體步驟為：首先，將適量的金屬氧化物納米顆粒分散在去離子水中置于超聲機中超聲30min；然后，對獲得的膠體溶液進行封裝處理備用；金屬氧化物為鈀摻雜水合氧化鎢、氧化銅、氧化鉬或氧化鋅；

（3）、激光誘導；

具體步驟為：首先，取微量0.03-0.1mL金屬氧化物納米顆粒膠體溶液滴在預先制備好的電極上，使膠體溶液落在電極溝道兩端之間；然后，利用電腦程序控制激光直接與膠體溶質作用，誘導制備微納米線；最后，用去離子水沖洗四到六次，在襯底上可得到由金屬氧化物納米顆粒組裝成的編程可控的高縱橫比金屬氧化物微納米線；

所述金屬氧化物納米顆粒中鈀摻雜水合氧化鎢為實驗室合成，平均粒徑為89nm；所述氧化銅、氧化鉬或氧化鋅直接購于阿拉丁試劑有限公司的金屬氧化物納米顆粒純固體粉末，其粒徑分別為25-30nm、80-100nm和50-70nm；

步驟（3）所述激光為飛秒激光，飛秒激光波長為343-1030nm，脈沖頻率為200-500kHz，實驗所需激光功率為11-20mW，單點曝光時間是500-1000μs，使用60倍油鏡聚焦，其數值孔徑為1.42；所述激光光路為：首先，使激光器出射的飛秒激光經第一凸透鏡L1和光閘G后再經第二凸透鏡L2擴束，將光斑擴大，而后依次經第一全反鏡M1、第二全反鏡M2、第三凸透鏡L3和第四凸透鏡L4進行光束整形，并依次經衰減片S、第一半反半透鏡M3和物鏡聚焦后入射至待加工樣品。

2.如權利要求1所述的一種利用激光技術制備微納米線的方法，其特征在于，步驟（1）所述貴金屬納米層，所用材料為金鍺鎳合金，烘烤蒸發厚度為15-35nm，烘烤合金所用劑量為10-30g，烘烤加熱電流80-110A，烘烤時間為20-40min；所用玻璃尺寸為50*25*0.2毫米；所用棉球為醫用脫脂棉球。

3.如權利要求1所述的一種利用激光技術制備微納米線的方法，其特征在于，測試電極導電裝置為吉時利2600系列，設定固定交流電壓為20V,頻率為50赫茲，每一個數據點的采集取25個交流電周期下所測電流平均值，即0.5s內電流變化平均值，當電極兩端電流值不超過1*10^-10A將被視為不導電的情況。

4.如權利要求1所述的一種利用激光技術制備微納米線的方法，其特征在于，所述金屬氧化物與去離子水的質量百分比為0.2-2.0%；所述封裝為將所得膠體溶液置于5毫升離心管中，并用封口膜將其密封。

5.如權利要求1所述的一種利用激光技術制備微納米線的方法，其特征在于，所述激光掃描方向采用由上至下逐層掃描的方式進行激光加工；首先，依據所設計的圖案，層間距為0.1-0.2μm，層數為5-30，每層所需掃點個數為6×10³-3×10⁴；激光掃描速度沿水平方向為0.2×10^-4-1×10^-4 m/s。

6.如權利要求1所述的一種利用激光技術制備微納米線的方法制備的納米線在氣體傳感器方面的應用。