[發(fā)明專利]多孔三維微柱陣列材料、其制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111487647.8
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114113242A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 花天翔;郭浩;秦景;王軍;李令英;錢波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹

1.一種多孔三維微柱陣列材料的制備方法，其特征在于，包括：

提供納米材料分散液；

以所述納米材料分散液為墨水，以噴墨打印的方式，將所述墨水打印在冷凍平臺的基板上，形成納米材料微柱陣列；

對所述納米材料微柱陣列進(jìn)行冷凍干燥，成型獲得多孔三維微柱陣列材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述納米材料分散液包括納米材料和溶劑；優(yōu)選的，所述納米材料包括二氧化硅、聚苯乙烯、二氧化鈦中的任意一種或兩種以上的組合，尤其優(yōu)選的，所述二氧化硅的粒徑為20～100nm，所述聚苯乙烯的粒徑為150～300nm，所述二氧化鈦的粒徑為10～30nm；

優(yōu)選的，所述納米材料分散液中納米材料的濃度為60～75mg/mL；優(yōu)選的，所述溶劑為水、叔丁醇和丙三醇的混合液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述納米材料微柱陣列中納米材料微柱的直徑為60～100μm，高為400～700μm，相鄰納米材料微柱之間的間距為100～130μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述噴墨打印的工藝參數(shù)包括：電壓為25～30V，頻率為1～2kHz，噴嘴直徑為20μm；

優(yōu)選的，所述制備方法具體包括：

采用噴墨打印的方式，將噴出的墨滴噴射到冷凍平臺的基板上迅速變成固態(tài)，實現(xiàn)在垂直和水平方向上的材料沉積，層層堆疊成型制得三維的納米材料微柱陣列結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述冷凍干燥的溫度為-70℃～-40℃，時間為18～24h。

6.由權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法制備的多孔三維微柱陣列材料，所述多孔三維微柱陣列材料的最高深寬比為12：1，孔隙率為30％～50％。

7.權(quán)利要求6所述的多孔三維微柱陣列材料于制備傳感器中的應(yīng)用。

8.一種柱式氣體傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

以權(quán)利要求6所述的多孔三維微柱陣列材料為生長模板，在所述多孔三維微柱陣列材料上磁控濺射生長氧化物半導(dǎo)體薄膜；

以及，在所述氧化物半導(dǎo)體薄膜上設(shè)置金叉指電極，獲得柱式氣體傳感器；

優(yōu)選的，所述氧化物半導(dǎo)體薄膜的厚度為150nm～500nm。

9.由權(quán)利要求8所述的方法制備的柱式氣體傳感器。

10.權(quán)利要求9所述的柱式氣體傳感器于氣體監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用，優(yōu)選的，所述氣體包括乙醇或丙酮。