[发明专利]一种聚二苯基硅亚甲基硅烷复合薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机硅聚合物基纳米复合薄膜，特指一种聚二苯基硅亚甲基硅烷复合薄膜的制备方法。 

背景技术

有机硅聚合物材料具有良好的热学、机械和光电性能，且无毒无味、形态多样，近30年来国内外材料科学工作者对其进行了广泛的研究，在声、光、电、磁等功能材料方面取得了很多可喜的成果；由于聚二苯基硅亚甲基硅烷(Polydiphenysilylenemethylene,PDPhSM)具有高热稳定性（397℃以上），因而引起了人们的特殊兴趣，研究发现，PDPhSM可以在紫外激光辐照下发出长余辉可见光，这一奇异的光学性能使得PDPhSM在光学器件领域成为一种具有广阔应用前景的材料而倍受重视，然而，由于该类材料在大多数溶剂中不溶解且熔点较高，因此很难用现有的方法（如自旋涂膜法）将其制备成薄膜；F.Rossignol等人发展了一种利用直流溅射在1,1,3,3-四苯基-1,3-二硅环丁烷（1,1,3,3-Tetraphenyl-1,3-disilacyclobutane,TPDC）单体薄膜上沉积金属纳米粒子后，再加热发生开环聚合反应的新技术，成功地制备出了有机硅聚合物PDPhSM基纳米复合薄膜，如图1所示；但是这种技术有很大的局限性：首先用直流溅射能制备的纳米粒子种类很有限，只能制备金、银、铜、铂四种贵金属纳米粒子；其次纳米粒子的浓度很低，且很难控制其分布。 

发明内容

为解决金属纳米粒子/聚二苯基硅亚甲基硅烷复合薄膜现有制备方法中存在的上述不足，本发明提供了一种金属纳米粒子/聚二苯基硅亚甲基硅烷复合薄膜的制备方法。 

一种聚二苯基硅亚甲基硅烷复合薄膜的制备方法，包括TPDC单体薄膜的制备步骤、单体薄膜表面沉积金属纳米粒子的步骤和TPDC开环聚合成金属纳米粒子/ PDPhSM复合薄膜的步骤，其特征在于：所述单体薄膜表面沉积金属纳米粒子的步骤为：采用脉冲激光烧蚀技术将金属纳米粒子沉积在TPDC单体膜上，待沉积的金属(纯度为99.99%，质量分数)作为靶材放置在靶托上，TPDC单体薄膜放置在衬底托上，激光烧蚀前，将反应腔体抽成1.33×10^-4 Pa高真空，在激光烧蚀反应的同时，向反应腔体中引入氦气作为环境气氛，以保持反应腔体中的环境压力恒定，其范围为13.3-2666.4 Pa，采用Quanta-Ray GCR-130型Nd:YAG固体激光器作为光源，激光波长为532 nm，激光能量密度为2.5-5.0 J/cm²，重复频率为10 HZ，脉冲宽度为10 ns，激光束的光斑直径在靶上为3 mm，激光烧蚀沉积时间为5-300 s，靶与衬底之间的距离为15-45 mm。 

所述的TPDC单体薄膜的制备步骤为：采用真空蒸镀的方法将TPDC粉末沉积在单晶硅片衬底上制备出厚度为10 m的单体膜，真空度控制在4×10^-3Pa。 

所述单晶硅片衬底在沉积之前需要进行清洗，步骤如下：将单晶硅片衬底浸泡在CH₂Cl₂中15 min；在NH₃:H₂O₂:H₂O=1:1:5（体积比）的混合溶液中浸泡20 min，温度保持在70 ℃；用蒸馏水清洗并用N₂干燥。 

所述的TPDC开环聚合成金属纳米粒子/ PDPhSM复合薄膜的步骤为：将沉积有金属纳米粒子的单体膜放在电炉中，在280℃保温10 min进行开环热聚合反应。 

所述的金属纳米粒子为铜、铂、镍、铝、钨、锌、金或银的纳米粒子。 

上述整个过程如图2所示。 

本发明所述的金属纳米粒子/聚二苯基硅亚甲基硅烷复合薄膜制备方法的有益效果主要体现在：（1）所述TPDC单体膜表面沉积的金属纳米粒子种类繁多，可以为各种金属；（2）所沉积的金属纳米粒子尺寸及形貌可控。 

附图说明

图1 TPDC开环聚合反应示意图； 

图2 金属纳米粒子/聚二苯基硅亚甲基硅烷复合薄膜制备过程示意图；

图3 FT-IR谱图；

图4 金属纳米粒子的TEM形貌及其尺寸分布。

具体实施方式

下面结合具体方式对本发明进行进一步描述： 

实施例1

原材料：TPDC粉末；单晶硅片；铜（纯度99.99%，质量分数）。