[发明专利]用于平面基底图形化的二氧化硅微球阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于平面基底图形化的二氧化硅微球阵列及其制备方法，利用正丁醇包裹二氧化硅微米球，克服二氧化硅密度大于水溶液，从而防止其沉降，使其分布在液体表面，同时加热液面，利用分子间作用力将微球紧密排成均匀单层球膜；利用提拉镀膜机，在合适的提拉速率下可将其转移到基片表面完成自组装，实现平面基底图形化技术模板的制备。与表面活性剂辅助的方法相比，本发明节省了摸索改性工艺参数的时间，并且适用于多种微米尺寸的二氧化硅球；通过自组装二氧化硅微球阵列实现表面图形化技术模板，相比光刻法设备简单，成本低廉，且不存在边缘处因光刻胶涂布不匀影响图形完整的问题。

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅微球阵列及其制备方法，具体来说是一种用于平面基底图形化的二氧化硅微球阵列及其制备方法。

背景技术

表面图形化是利用材料加工技术在材料表面构筑结构有序的微图形区域，可用于研究或改善微图形区域的物理化学性质。这种微纳米粒子的组装与构筑可借助多种技术手段来实现，例如光镊技术，光刻技术，自组装技术等。光镊技术通过媒介小球手柄间接操控单分子，要达到高精度的测量定位需要超稳定的系统作为保障。光刻技术通过光刻胶材料的曝光、刻蚀过程，在基片上复制掩膜版上的目标图形，虽然精度高重复性好，但是成本较为昂贵。自组装法是利用若干个体之间在基于非共价键的相互作用下自发地组织或聚集为一个稳定、规则的结构的方法，要实现大范围单层微球阵列的有序排列，需要解决球形结构均匀排列、紧密吸附的问题，通常采用表面活性剂辅助的方法。这种方法致力于将纳米微球进行改性处理，使其表面嫁接上亲水基和疏水基形成双性纳米微球，通过将酒精与改性后的纳米微球混合滴加至水面，待酒精蒸发后，水面上形成规则的单层纳米球薄膜。但是以上这种微球改性方法仅适用于纳米尺寸，对于微米尺寸微球的改性成功率低。同时，微米球体积更大，在液体表面容易发生沉降，难以实现均匀排球。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于平面基底图形化的二氧化硅微球阵列及其制备方法，解决现有技术中微米尺寸微球的改性成功率低，微米球体积大，在液体表面容易发生沉降，难以实现均匀排球问题。

本发明的技术方案为：

一种用于平面基底图形化的二氧化硅微球阵列制备方法，包括以下步骤：

(1)蓝宝石基片的清洗：

将蓝宝石基片依次放入去离子水、无水乙醇和丙酮中，分别超声清洗，以去除表面的有机杂质；再用去离子水洗净，最后将蓝宝石基片放入恒温干燥箱中烘干，以后备用；

(2)二氧化硅微球溶液的配制：

将二氧化硅微球粉末，将其加入离心管中，倒入正丁醇，配置浓度为0.33-0.5mg/ml的溶液；离心管超声至悬浊液均匀分散呈乳白色；

(3)SiO2微球液膜制备：

在称量瓶中加入去离子水过半，静置，然后沿称量瓶的边沿缓慢滴加步骤(2)配置的溶液；同时称量瓶在加热台上加热，使正丁醇在液面上迅速扩散，固体球凝结成片层，在液面上形成均匀单层二氧化硅微球薄膜；

(4)提拉镀膜机镀膜

利用提拉镀膜机将步骤(3)获得的液面表面的单层二氧化硅微球转移至蓝宝石平面基片；

(5)加热烘干

将步骤(4)获得的表面涂有二氧化硅微球的蓝宝石基片放置于加热台上烘干坚膜，蒸发多余的水和有机溶液。

所述步骤(3)滴加步骤(2)配置的溶液，滴入量为1ml；所述加热台温度为90℃。

所述步骤(4)提拉速度为0.03mm/min-0.06mm/min。

所述方法制备得到的二氧化硅微球阵列。

本发明有益效果：