[发明专利]一种大面积超薄阳极氧化铝多孔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大面积超薄阳极氧化铝多孔膜的制备方法，具体属于阳极氧化铝多孔膜技术领域。

背景技术

常用的制备纳米结构材料的方法有自组织生长、电子束光刻、纳米压印等。但是，这些方法对工艺和设备要求高，产率低，因此成本很高。模板合成纳米结构单元和纳米结构阵列体系是一种简单而普适的合成工艺，而阳极氧化铝多模板具有成本低、空洞分布均匀有序且大小可控等优点，是制备高度有序纳米材料的理想模板。其中，超薄阳极氧化铝多孔膜(厚度不大于1μm)在制备高密度有序纳米点阵、纳米柱阵列等方面具有广泛的应用。

目前超薄阳极氧化铝多孔膜的制备和转移已有很多报道。一般采用传统的两步氧化法制备阳极氧化铝，通过控制第二次氧化的时间来控制膜的厚度。第二次氧化后便在铝基板上获得了超薄阳极氧化铝多孔膜。但是膜的孔是不通的，底部存在一层阻挡层，而且膜位于铝基之上，需要将铝基和阻挡层去除，转移所需要的衬底之上才可以使用。目前报道的转移方法分为两种：一种是在膜表面涂上一层有机物(一般为聚甲基丙烯酸甲酯，即PMMA)作为支撑层，以保证去除铝基和阻挡层的时候多孔膜不破损，然后将薄膜贴于衬底上，再用有机溶剂除去有机物支撑层；另一种是不使用任何支撑，直接将铝基除去，通过滤网将膜捞起转移到磷酸中以去除阻挡层，再通过滤网捞起放入水中清洗数次，最后用衬底薄膜捞起。后者的优点在于免去清洗有机物的麻烦，不会引入有机物杂质，但是由于超薄阳极氧化铝多孔膜非常脆弱，转移过程中很容易破损和折叠，成功率较低。该方法的一个严重缺点就是通孔的超薄阳极氧化铝多孔膜的保存和运输非常困难，因为在转移到衬底上之前它必须保存在水面上。相比之下，采用有机物作为支撑层的超薄阳极氧化铝多孔膜的保存和运输都很方便。

然而，目前已有报道所获得的超薄阳极氧化铝多孔膜面积都比较小(几平方厘米)，对于薄膜表面这一层关键的有机物支撑层的制备技术没有详细的研究和优化。如果采用有机溶液旋涂法，获得有机层太薄，难以保持和运输；直接将有机溶液滴铸在薄膜表面却不优化控制其制备工艺，当膜面积大于几十平方厘米时，整个薄膜会出现卷曲现象，同样无法保持、运输和使用。现有技术中存在为了降低其弯曲程度而采用较厚的有机物支撑层的技术方案，但是会导致阳极氧化铝多孔膜容易从有机物层底部脱落而破损。因此，发明一种超薄阳极氧化铝多孔膜的制备方法，能够有效解决有机物支撑层的厚度和卷曲问题，从而制备得到大面积超薄阳极氧化铝多孔膜，显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大面积超薄阳极氧化铝多孔膜的制备方法，能够有效制备得到大面积超薄阳极氧化铝多孔膜。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种大面积超薄阳极氧化铝多孔膜的制备方法，包括以下步骤：S1、氧化铝多孔膜的制备；S2、预扩孔处理；S3、有机物支撑层的制备；S4、铝基和阻挡层的去除。

前述制备方法中，具体包括以下步骤：

S1、氧化铝多孔膜的制备：抛光铝片在酸溶液中经过两次阳极氧化得到带有铝基的单通超薄阳极氧化铝多孔膜；

S2、预扩孔处理：将带有铝基的单通超薄阳极氧化铝多孔膜放入酸溶液中进行扩孔；可以将孔径扩大，同时增加膜微观表面积从而增加多孔膜与步骤S3所述有机物支撑层的粘合程度；

S3、有机物支撑层的制备；在经过预扩孔处理的带有铝基的单通超薄阳极氧化铝多孔膜的表面滴加有机溶液，随后进行烘烤，通过快速退火获得宏观应力很小的有机物薄膜，形成有机物支撑层；

S4、铝基和阻挡层的去除：重复步骤S3数次(可以用于控制有机物支撑层的厚度)得到带有铝基的具有有机物支撑层的单通超薄阳极氧化铝多孔膜，再将多孔膜的铝基一面放置于刻蚀液中去除铝基；随后取出具有有机物支撑层的单通超薄阳极氧化铝多孔膜，放置于酸溶液表面去除阻挡层，单通多孔膜变为通孔，即得大面积超薄阳极氧化铝多孔膜。

进一步地，前述制备方法中，包括以下步骤：

S1、氧化铝多孔膜的制备：抛光铝片在酸溶液中经过两次阳极氧化得到带有铝基的单通超薄阳极氧化铝多孔膜；

S2、预扩孔处理：将带有铝基的单通超薄阳极氧化铝多孔膜放入酸溶液中在20～50℃下扩孔1～240分钟；

S3、有机物支撑层的制备；在经过预扩孔处理的带有铝基的单通超薄阳极氧化铝多孔膜的表面滴加有机溶液，摇动使得有机溶液在表面分布均匀，随后在120～150℃下烘烤5s～25min，形成有机物支撑层；