[发明专利]一种尺寸可控的微纳米孔道隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种尺寸可控的微纳米孔道隔膜及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：1)在高分子薄膜上制备孔结构；2)将制备有孔结构的高分子薄膜进行热处理，热处理具体是将有孔结构的高分子薄膜置于不同温度的水中进行水浴加热处理；3)对热处理之后的薄膜进行清洗、晾干。该方法工艺简单，能够制备出微纳米孔道，以克服微纳米孔道孔径固定、形状单一的问题。

技术领域

本发明属于微纳加工领域，涉及一种孔道的加工方法，具体涉及一种尺寸可控的微纳米孔道隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

水和常用化学试剂中都含有或多或少的不可见固体微粒，它们经常对工业生产和人体健康造成危害。目前通常用微细孔膜过滤技术去除上述固体微粒。然而，这种微细孔膜并非是具有单一孔径的核孔膜。

核孔膜是利用重离子束或反应堆裂变碎片辐照高分子材料薄膜，之后用适当的化学试剂蚀刻得到的一种微孔膜，核孔膜的孔密度和孔径分别由辐照条件和刻蚀条件来控制；核孔膜孔径均匀、形状规则，是极为理想的精密过滤材料，由于其优越的过滤性能，其在许多领域得到了广泛的应用；核孔膜的孔径和形状通过控制刻蚀条件来实现，但这种方法仍存在一些缺陷，如刻蚀条件控制不精确，形状单一。

过滤膜是一种可以将水中杂质截流而不发生化学变化，以膜孔把水滤过的薄膜，过滤膜以截留原水颗粒的大小分类，膜孔从粗到细分为微滤膜、超滤膜、纳诺滤膜和反渗透膜。其中微滤膜主要用于除去溶液中大于0.05um左右的超细粒子，而超滤膜技术广泛应用于微粒的脱除，包括细菌、病毒和其他异物的除去。

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分开，防止两极接触而短路，对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，目前常见的隔膜材料大多为耐有机溶剂的隔膜材料，例如聚烯烃多孔膜，而普通薄膜无法在电池异常发热时阻止化学反应发生从而引发危险，因此有必要寻找一种可以随温度升高而发生变化的隔膜材料。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种尺寸可控的微纳米孔道隔膜及其制备方法和应用，以克服微纳米孔道孔径固定、形状单一的问题，得到一种具有温度响应的有孔隔膜。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种尺寸可控的微纳米孔道隔膜的制备方法，包括以下步骤：

1)在热收缩型高分子薄膜上根据所需孔径大小制备孔结构；

2)将制备有孔结构的高分子薄膜依次浸入能够使薄膜产生热形变的温度环境中进行热处理，热形变的温度根据所需孔径大小确定；促使高分子薄膜在周围温度环境作用下进行收缩形变，高分子薄膜上孔结构一起收缩形变形成形状可控的微纳米孔道。

作为本发明的进一步改进，所述热处理包括水浴、油浴或其他提升周围温度的方法对高分子薄膜进行加热。

作为本发明的进一步改进所述形状可控的微纳米孔道是指：

孔结构在不断升温的作用下收缩后形成的孔道形状的面积不断变小。

作为本发明的进一步改进所述高分子薄膜为聚酯PET薄膜、聚碳酸酯PC薄膜、聚酰亚胺PI薄膜、聚烯烃POF薄膜或聚氨酯TPU薄膜。

作为本发明的进一步改进所述孔结构利用微纳加工法制备。

作为本发明的进一步改进所述微纳加工方法有径迹刻蚀法、激光打孔法、聚焦离子束雕刻法、聚集电子束雕刻法或电击穿法。

一种尺寸可控的微纳米孔道隔膜，该隔膜采用热收缩型高分子薄膜，且在高分子薄膜上根据所需孔径大小加工有孔结构，所述孔结构随温度的变化形状发生变化。

作为本发明的进一步改进孔结构在升温收缩的过程中通过孔道两端的电流减小，电导降低。