[發(fā)明專利]一種利用仿生結(jié)構(gòu)制備傳感器電極保護薄膜的方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210180780.7
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114717533B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于翔;高偉;孫一博;郭振華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27;C23C16/56;C23C16/02;E21B47/00
• 代理公司: 北京興智翔達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11768
• 代理人: 郭衛(wèi)芹

1.一種利用仿生結(jié)構(gòu)制備傳感器電極保護薄膜的方法，其特征在于，所述方法的步驟包括：

電極基底處理：將電極基底用砂紙打磨光滑并拋光成鏡面；超聲清洗去除電極基底表面油污；

金剛石種晶處理：將電極基底置于盛有金剛石微粉的乙醇懸濁液中，通過超聲震蕩完成電極表面金剛石籽晶的種晶；再將種晶電極基底放入乙醇溶液中超聲清洗以去除多余的金剛石微粉，再用氮氣吹干電極基底待用；

薄膜氣相沉積：利用熱絲化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)在電極基底表面沉積總厚度為2.8-6 μm的電極保護薄膜；電極保護薄膜為摻硼金剛石薄膜，其中硼元素與碳元素的原子比例，即摻硼濃度為1×10^-3至2×10^-2；

真空退火：使用真空退火爐對電極保護薄膜進行真空退火，制得電極保護薄膜預(yù)制品；

氟化處理：利用全氟辛基三甲基硅烷對電極保護薄膜預(yù)制品進行氟化處理，得到電極保護薄膜成品；

其中，所述薄膜氣相沉積步驟中，摻硼濃度為6×10^-3，沉積時間4-10 h；

由上述方法得到的電極保護薄膜成品具有良好的導(dǎo)電性，開路電位高于0V；薄膜與油的接觸角比電極基材的接觸角大25°以上；薄膜的硬度高于電極基體材料，具有耐腐蝕性能；電極保護薄膜摩擦系數(shù)可達(dá)0.05，磨損率達(dá)4.8×10^-7mm³/N·mm，能克服井液侵蝕；且電極保護薄膜具有高的電化學(xué)阻抗模值，進一步減小電化學(xué)腐蝕的侵蝕。

2. 如權(quán)利要求1所述的利用仿生結(jié)構(gòu)制備傳感器電極保護薄膜的方法，其特征在于，所述薄膜氣相沉積步驟中，沉積溫度800 ℃，沉積氣壓2700 Pa，氫氣流量1000 sccm，甲烷流量10 sccm。

3.如權(quán)利要求1所述的利用仿生結(jié)構(gòu)制備傳感器電極保護薄膜的方法，其特征在于，所述薄膜氣相沉積步驟中，硼元素通過氫氣鼓泡法將硼元素與金剛石混合。

4. 如權(quán)利要求1所述的利用仿生結(jié)構(gòu)制備傳感器電極保護薄膜的方法，其特征在于，所述真空退火步驟中，退火溫度為1000 ℃，退火時間6 h。

5.如權(quán)利要求1所述的利用仿生結(jié)構(gòu)制備傳感器電極保護薄膜的方法，其特征在于，所述電極基底處理步驟中，清洗去除電極基底表面油污是在丙酮溶液中超聲清洗20分鐘。

6. 如權(quán)利要求1所述的利用仿生結(jié)構(gòu)制備傳感器電極保護薄膜的方法，其特征在于，所述金剛石種晶處理步驟中，金剛石懸濁液是將2 g金剛石微粉加入到100 ml乙醇中混合制得；其中金剛石微粉的粒徑為7-14 nm。

7. 如權(quán)利要求6所述的利用仿生結(jié)構(gòu)制備傳感器電極保護薄膜的方法，其特征在于，所述金剛石種晶處理步驟中，金剛石微粉的粒徑為10 nm。

8.一種利用仿生結(jié)構(gòu)制備的傳感器電極保護薄膜，其特征在于，所述傳感器電極保護薄膜采用權(quán)利要求1-7任一所述利用仿生結(jié)構(gòu)制備傳感器電極保護薄膜的方法制備。

9.一種利用仿生結(jié)構(gòu)制備的傳感器電極保護薄膜的應(yīng)用，其特征在于，所述傳感器電極保護薄膜應(yīng)用在傳感器的電極表面，包括井下電導(dǎo)式傳感器的電極表面。