[發(fā)明專利]適用于油菜作物的柔性拉曼增強智能感知器件的制作工藝及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011194516.6
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112345510A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭望;廖慶喜;丁幼春
• 申請（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G02B5/18;C23C14/20
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳;馮超

本發(fā)明公開了一種適用于油菜作物的柔性拉曼增強智能感知器件的制作工藝及其應(yīng)用；該方法通過硅納米光柵模板制作、硅納米光柵模板的表面疏水化處理、柔性拉曼增強智能感知器件模具制作、柔性納米光柵基底材料配置、柔性納米光柵基底制作、柔性納米光柵聚合物基底剝離和貴金屬薄膜層制作的七大工藝制作成柔性拉曼增強智能感知器件，其通過柔性納米光柵聚合物基底及其上表面的貴金屬薄膜形成表面等離子體共振效應(yīng)，對感知區(qū)域的局域電場實現(xiàn)增強，并通過增強的電場實現(xiàn)拉曼增強，具備制備穩(wěn)定性高、成本低以及能夠規(guī)模化生產(chǎn)的優(yōu)點。本發(fā)明可以用于油菜作物領(lǐng)域，包括精準(zhǔn)感知和油菜菌核病等信息的高靈敏度檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納光機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于油菜作物的柔性拉曼增強智能感知器件的制作工藝及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

拉曼增強技術(shù)是一種高度靈敏的方法，廣泛應(yīng)用于化學(xué)檢測和生物分析。拉曼增強智能感知器件的增強效應(yīng)是通過貴金屬的微/納米結(jié)構(gòu)、顆粒或膠體等來實現(xiàn)的。當(dāng)被光激發(fā)時，拉曼增強智能感知器件基底上的電磁場強度會大大增加，可用于增強分析物的拉曼散射信號。通常，拉曼增強智能感知器件的金屬感知層通常沉積在諸如玻璃或硅等剛性材料上。然而，在許多情況下，由于缺乏柔性或可拉伸性，基于剛性基底的拉曼傳感器難以應(yīng)用于檢測不規(guī)則曲面上的分析物。將高度敏感的拉曼增強功能層集成到具有柔性的基底上，柔性拉曼增強智能感知器件將具有柔性、生物兼容性。本發(fā)明可以用于油菜作物領(lǐng)域，包括精準(zhǔn)感知(如應(yīng)力、應(yīng)變檢測)和生物化學(xué)分析檢測(如油菜菌核病等信息)的高靈敏度檢測，能夠較好的服務(wù)于油菜智能化領(lǐng)域。

公開號為CN107860760A的中國發(fā)明專利公開了一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形PMMA的三維柔性拉曼增強基底，能夠產(chǎn)生較大的彎曲形變，可以實現(xiàn)曲面探針分子的原位檢測，但該柔性拉曼增強基底不具備可拉伸性，難以應(yīng)用于應(yīng)力應(yīng)變感知，同時傳感器的感知材料層復(fù)雜，制備效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于油菜作物的柔性拉曼增強智能感知器件的制作工藝，利用具有可拉伸性的聚合物材料來實現(xiàn)納米光柵結(jié)構(gòu)的復(fù)制成型制造，并通過蒸鍍或濺射等方式實現(xiàn)貴金屬薄膜層的沉積，形成柔性拉曼增強智能感知器件。該方式能夠充分發(fā)揮柔性拉曼光柵基底的可拉伸性和彎曲性，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)生物分子的定性和定量檢測，還可以實現(xiàn)觸覺感知中的應(yīng)力應(yīng)變檢測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計一種適用于油菜作物的柔性拉曼增強智能感知器件的制作工藝，包括以下步驟：

1)硅納米光柵模板制作：

根據(jù)感知器件的要求選定硅光柵周期、硅光柵高度和占空比參數(shù)，利用電子束刻蝕法或深度紫外線刻蝕法制作硅納米光柵模板；

2)硅納米光柵模板的表面疏水化處理：

將制作好的硅納米光柵模板放置在疏水硅烷中浸泡，使硅納米光柵模板表面性能改變?yōu)槭杷砻妫?/p>

3)柔性拉曼增強智能感知器件模具制作：

設(shè)定感知器件的長度、寬度和感知區(qū)域的大小，利用3D打印成型制作出對應(yīng)的感知器件模具；其中，所述模具表面凹陷形成填充槽，所述填充槽中央為感知區(qū)域，

4)柔性納米光柵基底材料配置：

將柔性聚合物基底材料和固化劑按重量比1：5～15混合；然后進(jìn)行攪拌均勻，得到混合液；最后，將混合液置于真空箱內(nèi)進(jìn)行脫氣處理，得到柔性納米光柵基底材料(柔性納米光柵基底材料是指具有彎曲、拉伸等形變能力，并滿足納米復(fù)制成型工藝的一類彈塑性材料)；

5)柔性納米光柵基底制作：

a.將步驟2)得到具有疏水表面的硅納米光柵模板放置于柔性拉曼增強智能感知器件模具的感知區(qū)域；

b.將配置的柔性聚合物基底材料旋涂在模具的填充槽內(nèi)，形成柔性可拉伸光柵基底層；