[发明专利]一种超声辅助的纳米薄膜制备装置及制备方法

权利要求书

1.一种超声辅助的纳米薄膜制备装置，其特征在于：包括压电换能单元、储存纳米材料悬浊液的储液凹槽和衬底，所述压电换能单元底部设有四维调节平台，所述四维调节平台使所述压电换能单元作X轴、Y轴和Z轴方向移动以及绕Z轴旋转；所述储液凹槽通过粘结层与压电换能单元的辐射面进行连接，并固化为一个整体；所述衬底通过支架固定于储液凹槽内且位于储液凹槽内纳米材料悬浊液的液面以下或恰好与纳米材料悬浊液液面浸润接触，所述衬底与储液凹槽的底面保持一定距离且所述衬底与储液凹槽无接触，所述四维调节平台设置在水平工作台上，所述衬底与水平工作台的水平面平行且衬底与压电换能单元的辐射面平行，所述支架与衬底固定并调节所述衬底升降。

2.根据权利要求1所述的一种超声辅助的纳米薄膜制备装置，其特征在于：所述储液凹槽内部结构为圆柱体、长方体或半球体中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种超声辅助的纳米薄膜制备装置，其特征在于：所述压电换能单元采用单层压电片、压电叠堆或夹心式超声换能器中的一种。

4.一种超声辅助的纳米薄膜制备方法，其特征在于采用权利要求1至3任一所述超声辅助的纳米薄膜制备装置，包括如下步骤：

(1)配置一定浓度的纳米材料悬浊液，将其倒入储液凹槽中；

(2)将衬底设于所述储液凹槽内，且衬底与储液凹槽无接触，调整衬底位置，使衬底位于储液凹槽内纳米材料悬浊液的液面以下或恰好与纳米材料悬浊液液面浸润接触；

(3)开启压电换能单元，调整共振频率为10～100kHz之间，设定反应时间为1～2小时，使储液凹槽的内表面与衬底之间产生超声场，储液凹槽内的纳米材料会在超声场作用下均匀沉积吸附于衬底表面；

(4)关闭装置，将衬底移出储液凹槽，再将衬底经过溶剂蒸发和溶质热分解处理，最终在衬底上形成固体纳米材料薄膜。

5.根据权利要求4所述的一种超声辅助的纳米薄膜制备方法，其特征在于：所述纳米材料薄膜的厚度通过纳米材料的沉积时间和压电换能单元的共振频率共同调整。