[发明专利]一种氧化石墨烯薄膜多层微纳图形的制备装置及方法

权利要求书

1.一种氧化石墨烯薄膜多层微纳图形的制备装置，其特征在于，包括：激光器(1)、声光调制器(2)、反射镜(3)、扩束镜(4)、光阑(5)、二向色镜(6)、物镜(7)、三维精密位移台(9)、发射滤色片(10)、透镜(11)、光电探测器(12)和电脑(13)；所述声光调制器(2)设在激光器(1)的出射光路上，所述反射镜(3)设在声光调制器(2)的出射光路上，所述扩束镜(4)、光阑(5)和二向色镜(6)依次设在反射镜(3)的反射光路上，所述物镜(7)和三维精密位移台(9)依次设在二向色镜(6)的反射光路上；所述发射滤色片(10)、透镜(11)和光电探测器(12)依次设在二向色镜(6)的透射光路上，所述二向色镜(6)的反射光路和透射光路方向相反；所述电脑(13)上安装有三维精密位移控制程序、图像转换程序、声光调制器电压控制程序和微纳图形成像程序，所述三维精密位移控制程序用于对所述三维精密位移台(9)进行位置调整，所述图像转换程序用于将灰度图转换为二维矩阵，所述声光调制器电压控制程序根据二维矩阵的矩阵元数值调节声光调制器(2)的工作电压，所述微纳图形成像程序用于将光电探测器(12)探测的荧光信号进行成像；电脑(13)通过数据线分别与声光调制器(2)的信号输入端、三维精密位移台(9)的信号输入端和光电探测器(12)的信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯薄膜多层微纳图形的制备装置，其特征在于，所述激光器(1)是波长为405nm的连续激光器，最大激光功率为100mW。

3.一种氧化石墨烯薄膜多层微纳图形的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)制备多层氧化石墨烯薄膜(8)：首先通过旋涂法在玻璃基片上涂覆氧化石墨烯分散液，并真空干燥，制成单层氧化石墨烯薄膜，在制成的单层氧化石墨烯薄膜上通过旋涂法涂覆透明的聚乙烯醇溶液，并真空干燥，制成聚乙烯醇薄膜；重复上述步骤，交替旋涂氧化石墨烯和聚乙烯醇溶液，即可制备多层氧化石墨烯薄膜(8)；

2)制备多层微纳图形：

将步骤1)制备的多层氧化石墨烯薄膜(8)放置于氧化石墨烯薄膜多层微纳图形制备装置的三维精密位移台(9)上，激光器(1)发出的激光光束经声光调制器(2)、反射镜(3)、扩束镜(4)、光阑(5)、二向色镜(6)和物镜(7)聚焦，通过电脑(13)上的三维精密位移控制程序调节三维精密位移台(9)的Z轴，使氧化石墨烯薄膜层与经物镜(7)聚焦后的激光焦点重合；

将需要构建的图形转换灰度图，并通过图像转换程序将灰度图形转换为二维矩阵，声光调制器电压控制程序根据二维矩阵的矩阵元数值设定声光调制器(2)的工作电压，控制激光功率对多层氧化石墨烯薄膜(8)进行逐点可控还原；

三维精密位移控制程序控制三维精密位移台(9)的X-Y轴运动，使激光焦点逐点扫描多层氧化石墨烯薄膜(8)，再次调节三维精密位移台(9)的Z轴使激光焦点与其它层氧化石墨烯薄膜重合，实现多层微纳图形的制作；

完成多层微纳图形的制作后，再次使激光焦点扫描多层氧化石墨烯薄膜(8)的每一层，使其发出荧光，经物镜(7)收集，并通过二向色镜(6)、发射滤色片(10)，再经透镜(11)聚焦后被光电探测器(12)探测，并通过微纳图形成像程序在电脑(13)上成像，实现对微纳图形制作效果的监测。

4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯薄膜多层微纳图形的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯分散液的浓度为2mg/mL，体积为100μL。

5.根据权利要求3所述的氧化石墨烯薄膜多层微纳图形的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液的旋涂过程如下：①以500rmp的转速进行旋涂，持续时间12s；②以2000rmp的转速进行旋涂，持续时间20s；重复步骤①和②旋涂5次制成单层氧化石墨烯薄膜，所述单层氧化石墨烯薄膜的厚度为3-4nm。

6.根据权利要求3所述的氧化石墨烯薄膜多层微纳图形的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇溶液的浓度为40mg/mL，体积为100μL，聚乙烯醇的分子量为146000-186000。