[发明专利]一种纳米尺度下的金属孔洞抗菌金属银及其制备方法

说明书

技术领域

本发明所涉及的是一种新型纳米尺度下的泡沫结构的多孔金属银材料，具体涉及的是亚微米或纳米尺寸泡沫多孔银金属材料及其制备方法，属于新型纳米材料的开发与设计，该材料主要的应用技术领域为半导体领域的传感器件、光学器件、光催化的作用，同时对微机电制造产业以及生物医学抗菌等领域，均具有巨大的应用潜力。

背景技术

随着生物医学、半导体产业的快速发展，微机电系统、纳米机电系统、大功率的存储技术的大范围的开发与应用，亚微米材料与纳米材料制造技术的飞速发展，把新技术、新材料的应用领域的范围进一步拓宽至亚微米或纳米尺度上。

亚微米或纳米尺寸下的泡沫结构的多孔材料由于具有三维双连续孔壁结构，导致比表面积大，使其具有重量轻，吸能降噪性、导电性、导热性，耐蚀性，耐疲劳性等特点，已被广泛地应用在生物抗菌、光电催化、光学过滤器和气体传感器、电子封装等众多领域。亚微米尺寸泡沫材料一般可由不同材料种类可分为三大类：陶瓷基、聚合物与金属材料等。现今对于聚合物和陶瓷纳米多孔泡沫材料的研究成果相对来说较多，而金属基纳米泡沫材料由于金属原材料的成本高、制备设备价格昂贵、生产工艺复杂等，迄今为止工业上成功应用的金属多孔泡沫仍然非常有限。

现今金属多孔泡沫涉及的金属材料主要是贵金属，如金、铂、钯、稀土合金，这些纳米多孔贵金属的泡沫金属已经有了一定的应用情况，如催化剂，微流体过滤器，电极，或特殊的光学器件等。但是由于其制备过程相对复杂,设备成本高，价格昂贵的，在技术上难以大规模的生产制造。

现今已经出现的纳米材料的制备方法都是比较昂贵，如电化学法、光还原法，溶胶凝胶法，化学电镀法，激光烧蚀法，粉末烧结，真空蒸镀法等。

发明内容

为解决实际过程中纳米尺寸泡沫多孔材料的技术瓶颈问题，本发明提出一种制备生产周期短、制备工艺简单，制造价格相对低廉的纳米尺寸的泡沫多孔材料抗菌银材料。

本发明的技术方案如下：

一种纳米尺度下的金属孔洞抗菌金属银，分别采用两种不同高纯度的99.99wt.%Al、99.97wt.%Ag合金，根据合金成分的不同，按原子百分比设计八种不同成分的Al_xAg_1-x合金，具体成分为：Al₈₅Ag₁₅、Al₈₀Ag₂₀、Al₇₅Ag₂₅、Al₇₀Ag₃₀、Al₆₅Ag₃₅、Al₆₀Ag₄₀、Al₅₅Ag₄₅、Al₅₀Ag₅₀。

一种纳米尺度下的金属孔洞抗菌金属银的制备方法包括以下步骤：

a)将99.99wt.%高纯铝、99.97wt.%纯银锭按上述原子百分比换算成质量百分比，对应的合金成分，用分析天平直接称量出实际质量进行配料；

b)在熔炼过程中用高频感应炉加热，将合金加热到合金熔点以上100℃，保温10-20分钟，利用惰性气体保护熔体，避免熔体发生氧化；

c)采用熔体冷辊旋凝凝固法制备，即，在0.7-1.3MPa的压力作用下，将上述熔体高速喷出到快速旋转的冷却铜辊的圆周面上，利用冷却铜辊的高速旋转散热及下面的铜模水冷装置，使其在50-300℃/s的冷却速率下，随着旋转的离心力作用下凝固成金属薄带；

d)各个不同的合金成分的Al_xAg_1-x合金的前驱体薄带厚度为50-100μm，宽度为2-5cm；

e)把各个不同成分的前驱体薄带装入腐蚀液中，通过调整酸性腐蚀溶液的浓度、腐蚀时间、腐蚀温度，进行化学去合金方法制备不同均匀孔径与开放通道的纳米多孔材料；

f)把经处理过的纳米多孔材料从溶液中取出，用去离子水反复对试样进行清洗3遍，使其PH值呈现中性，并用低温干燥箱进行烘干处理，温度30℃；

e)检查与对比，腐蚀后的纳米多孔材料与之前先驱体尺寸是否一致，需具有良好的整体性，无明显断裂缺陷。

所述的步骤b)中的惰性气体为高纯氩气。

所述的步骤e)中，酸性腐蚀溶液的浓度为0.5-10wt%HCl、腐蚀时间为0.5-36h、腐蚀温度为25-75℃。

本发明的优点效果如下：