[发明专利]介电润湿低电压响应的钛基氧化镧纳米花薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了介电润湿低电压响应的钛基氧化镧纳米花薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1，钛基底清洗脱脂处理；S2，钛基底电化学抛光；S3，前驱液的配置：将1重量份的六水合硝酸镧溶解于35～45重量份的异丙醇中，充分搅拌，得到氧化镧前驱液；S4，氧化镧的水热生长；S5，后处理：取出高压反应釜，自然冷却，取出钛基底吹干，从而获得了钛基底上水热生长的氧化镧纳米花薄膜。本发明的制备方法简单、低成本、低温可控，且制备的氧化镧纳米花薄膜，结构新颖，介电润湿响应电压低，在液体透镜、介电润湿显示、液体输运系统等方面有较大的应用价值。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及钛基氧化镧纳米花薄膜的制备方法。

背景技术

介电润湿就是在固体电介质表面的液滴在外加电场作用下铺展在介质表面的行为。主要利用液滴接触角随施加电压而发生的变化规律来表征。由于介电润湿的智能可控、响应迅速等优点，在生物芯片、液体透镜、介电润湿显示、液体输运系统等方面展示了巨大应用价值。但是在介电润湿器件开发利用中仍然存在很多理论和技术性问题，如大的响应电压产生大功耗、介电润湿自发可逆困难、介电润湿滞后以及接触角饱和等。目前人们主要通过制备高介电材料和表面微纳结构来尝试突破这些制约介电润湿器件开发应用技术问题。

氧化镧(La₂O₃)是重要的稀土氧化物稀土氧化物之一，具有独特的电子结构，可以抑制氢键和表面水分子的形成，拥有良好的疏水性，是绿色高效的抗腐蚀性涂层材料。更为重要的是La₂O₃是高介电材料，其介电常数可达15，而且具有大的初始接触角，显然是理想的介电润湿基材。尽管如此，但氧化镧(La₂O₃)在介电润湿器件开发应用中却很少见。究其主要原因还是纳米氧化镧(La₂O₃)的制备方法问题所致。目前。纳米氧化镧的制备方法主要有固相法、沉淀法、水热法、溶胶－凝胶法等。但所制备的氧化镧主要是由纳米棒、纳米球、纳米片等颗粒组成的粉体，而且需要经过700K以上温度的热处理过程，这限制了其在介电润湿方面的应用。因此对于介电润湿器件的研发而言，发展简单、低温、成本低、且具有微纳结构表面的氧化镧(La₂O₃)纳米花薄膜制备方法是非常有必要的。水热生长法有很多独特优点：1）由于氧化镧的生长是在固体基底上进行的，选用金属基底钛片可直接解决介电润湿器件的电极问题；2）水热生长的温度相对其他方法的热处理过程相对要低很多；3）选用合适的条件，水热反应生长的氧化镧可直接结晶，受生长应力的作在基底上可自发形成各种纳米结构的纳米晶纳米花薄膜。因此，介电润湿低电压响应的钛基氧化镧纳米花薄膜的制备应当值的被关注。

发明内容

本发明针对上述问题，提供介电润湿低电压响应的钛基氧化镧纳米花薄膜的制备方法，包括以下步骤进行：

S1，钛基底清洗处理：将钛片用丙酮、无水乙醇超声清洗20分钟，再用去离子水清洗，吹干，得到清洗后的钛基底；

S2，钛基底电化学抛光：利用电化学反应抛光清洗后的钛基底，得到抛光钛基底；

S3，前驱液的配置：将1重量份的六水合硝酸镧溶解于35～45重量份的异丙醇中，充分搅拌，得到氧化镧前驱液；

S4，氧化镧的水热生长：将所述抛光钛基底置于高压反应釜中，并量取所述氧化镧前驱液于高压反应釜中，放入温度为180～200℃的烘箱中，静置19～22h；

S5，后处理：取出高压反应釜，自然冷却，取出钛基底吹干，即得到钛基底上水热生长的氧化镧纳米花薄膜。

进一步地，于S1前，将所述钛片进行裁剪。

更进一步地，S2中，所述电化学抛光于HCl和HF混合溶液中进行。

更进一步地，所述HCl和HF的体积比为8:1。