[发明专利]两性共聚物辅助溶剂散逸制备光子学薄膜的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于光子学晶体材料的制备工艺。具体涉及一种两性高分子聚物聚十二烷基丙烯酰胺丙烯酸辅助溶剂散逸自组装制备光子学薄膜的方法及装置。

背景技术

目前，制备光子学薄膜的方法主要有传统的石板印刷术法和自组装法等。

1照相平版法

照相平版法向下涂料技术能量消耗大，并且需要复杂的仪器。

2光刻蚀工艺

光刻蚀工艺由薄膜沉积、光刻和蚀刻三道工艺组成。光刻前先要在基片表面覆盖一层薄膜，薄膜的厚度为几埃到几十微米，这一工艺过程叫薄膜沉积。在薄膜表面用甩胶机均匀地覆盖上一层光胶，将掩膜上的图案通过曝光成像的原理转移到光胶层上的工艺过程叫光刻。蚀刻是将光胶层上的平面二维图形转移到薄膜上并进而在基片上加工成一定深度微结构的工艺。采用激光刻蚀技术对材料进行表面加工，设备复杂、能耗大。

3自组装法

自组装膜是分子在溶液(或气态)中自发通过化学键牢固地吸附在固体基底上而形成的，体系主要包括有机硅烷/羟基化表面(SiO₂/Si、Al₂O₃/Al、玻璃等)；硫醇/Au、Ag、Cu；醇和胺/Pt；羧酸/Al₂O₃、Ag等。自组膜中分子成键有序排列、缺陷最少、呈“结晶态”，易于近代物理和化学的表征技术研究，以便调控膜结构和性质的关系，是研究有关表面和界面各种复杂现象，诸如腐蚀、摩擦、湿润、磨损、粘接、生物发酵和表面电荷分布、电子转移理论的理想模型体系，同时对膜的实际应用具有重要理论指导意义。

近年来，日本的下村研究组建立起制备高分子蜂巢膜的自组装法，该方法采用聚十二烷基丙烯酰胺基-6-丙烯酰胺基己酸作为辅助两性共聚物制备光子学薄膜，制备过程在恒温恒湿箱中，经过30～60分钟的溶剂和水蒸发得到高分子膜。

本发明采用自制的两性共聚物——聚十二烷基丙烯酰胺基丙烯酸辅助溶剂散逸自组装制备光子学薄膜，该共聚物与日本报道的相比，具有更简单的合成过程，更低的造价，同样可获得理想的光子学结构。同时，采用倒置锥形漏斗式汽水分布器作为湿气源头，湿气被充分聚拢，不需要价格昂贵的恒温恒湿箱，降低了造价，更有效的加速了膜的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供两性共聚物辅助溶剂散逸制备光子学薄膜的方法，采用倒置锥形漏斗式汽水分布器作为湿气源头，显著的降低了造价，更有效的加速了膜的制备，明显的降低能耗等。

本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：

一种两性共聚物辅助溶剂散逸制备光子学薄膜的方法，将聚丁二烯与两性共聚物聚十二烷基丙烯酰胺丙烯酸，溶解在苯、二甲苯、丙酮或氯仿有机溶剂中，配制成浓度为2.25～3.25g/L的成膜剂聚丁二烯与聚十二烷基丙烯酰胺丙烯酸的有机溶液，其中聚丁二烯与聚十二烷基丙烯酰胺丙烯酸的质量比为8∶1～10∶1；取3～10ml前述的有机溶液移至平底容器中，调节倒置锥形漏斗式汽水分布器口与平底容器中液面之间距离为2.0～3.0cm高；启动气泵对容器中的水进行曝气，其水汽通过连接容器与倒置锥形漏斗式汽水分布器的汽水导管，呈微小水珠喷至平底容器中的聚丁二烯与聚十二烷基丙烯酰胺丙烯酸有机溶液表面上，其水量为4.5～5.5L/h，并在所述的平底容器溶液表面形成六角形有序模板，经18～22分钟的溶剂和水汽蒸发，得到蜂窝状微米级微孔结构光子学薄膜。

上述的一种两型共聚物辅助溶剂散逸制备光子学薄膜的方法，其所述的成膜剂聚丁二烯与聚十二烷基丙烯酰胺丙烯酸的苯或氯仿有机溶液浓度为2.5g/L，其中聚丁二烯与聚十二烷基丙烯酰胺丙烯酸的质量比为9∶1，其用量为5ml；倒置锥形漏斗式汽水分布器口与平底容器中液面之间距离为2.5cm高，用水量为5.0L/h，得到排列有序蜂窝状的光子学薄膜，其微孔尺寸在800nm～20μm之间。

上述的一种两型共聚物辅助溶剂散逸制备光子学薄膜的方法，其所述的成膜剂聚丁二烯与聚十二烷基丙烯酰胺丙烯酸的氯仿有机溶液浓度为2.5g/L，其中聚丁二烯与聚十二烷丙烯酰胺丙烯酸的质量比为9∶1，其用量为5ml；倒置锥形漏斗式汽-水分布器口与平底容器中液面之间距离为2.5cm高，用水量为5.0L/h，得到排列有序蜂窝状的光子学薄膜，其微孔尺寸在800nm～20μm之间。