[发明专利]一种基于混合纳米微粒激光烧结的绝缘薄膜及其制造方法

说明书

本发明涉及一种基于混合纳米微粒激光烧结的绝缘薄膜及其制造方法，属于绝缘薄膜技术领域。解决了现有技术中绝缘薄膜制备流程较为复杂、适用性与经济性均较差的技术问题。本发明的绝缘薄膜的制造方法，先将钨纳米微粒、碳化硅纳米微粒和PVP粉末分散于有机溶剂中，得到的初分散墨水经超声分散，形成均分分散墨水，过滤，得到高分散性墨水，在基底上喷墨打印高分散性墨水，形成混合纳米微粒薄膜，经单次激光烧结，得到绝缘薄膜。该绝缘薄膜的制造方法能够实现原位加工，简化工艺流程，提升经济效益，且保证了绝缘薄膜与基底的高粘接性，提高了绝缘薄膜表面强度与寿命，保障了绝缘薄膜与功能传感器的性能。

技术领域

本发明属于绝缘薄膜技术领域，具体涉及一种基于混合纳米微粒激光烧结的绝缘薄膜及其制造方法。

背景技术

高温薄膜传感器具有灵敏度高，热响应快，对工作环境干扰小等优点，在燃气轮机和核发电系统等领域的物理参数测量中极具应用前景。

镍基高温合金因其在高温下优秀的抗氧化性、抗蠕变性与持久强度被大量使用于燃气轮机的高温部件中，为保证高温薄膜传感器在金属基底上的测试精度与寿命，需要在金属基底与高温薄膜传感器之间设置绝缘层。

绝缘层的材料为绝缘薄膜，常用的绝缘薄膜是氧化铝、氧化锆等绝缘陶瓷材料的。绝缘陶瓷材料拥有较好的绝缘性与极高的熔点，但热膨胀系数与金属基底相差较大，使得二者之间必须设置应力缓冲层(即过渡层)，如NiCrAlY过渡层，导致工艺流程复杂；且由于绝缘陶瓷材料的脆性和低光学吸收率的限制，在制造绝缘薄膜时只能采用电阻炉高温退火，极大限制了加工效率与金属基底的尺寸。

此外，现有技术中，绝缘薄膜的制造方法还局限于物理/化学气相沉积，此类方法对工作环境要求高，且需要根据不同形状、尺寸的基底频繁更换加工样板，大幅降低了加工效率与经济性。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中绝缘薄膜的制造流程较为复杂、适用性与经济性均较差的技术问题，提供一种基于混合纳米微粒激光烧结的绝缘薄膜及其制造方法，该绝缘薄膜的制造方法能够实现原位加工，简化工艺流程，提升经济效益，且保证了绝缘薄膜与基底的高粘接性，提高了绝缘薄膜表面强度与寿命，保障了绝缘薄膜与功能传感器的性能。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

本发明提供一种基于混合纳米微粒激光烧结的绝缘薄膜的制造方法，包括以下步骤：

步骤一、将钨纳米微粒、碳化硅纳米微粒和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉末分散于有机溶剂中，搅拌均匀，得到初分散墨水；

所述初分散墨水中，钨纳米微粒与碳化硅纳米微粒的质量分数之和为10-15％，PVP粉末的质量分数为0.1-0.2％，钨纳米微粒中的钨与碳化硅纳米微粒中的硅的摩尔比为1:1；

步骤二、将初分散墨水超声分散，形成均分分散墨水；

步骤三、用0.4-0.6μm孔径的滤膜将均分分散墨水过滤，得到奥内佐格数(Oh)在0.1-0.5之间的高分散性墨水；

步骤四、以高分散性墨水为喷墨打印材料，在基底上打印，形成混合纳米微粒薄膜；

步骤五、对混合纳米微粒薄膜进行单次激光烧结，得到基于混合纳米微粒激光烧结的绝缘薄膜。

优选的是，所述步骤一中，钨纳米微粒的平均粒径为50nm，碳化硅纳米微粒的平均粒径为40nm。

优选的是，所述步骤一中，PVP的分子量为58000。

优选的是，所述步骤一中，有机溶剂为异丙醇和乙二醇，更优选的是，异丙醇和乙二醇的体积比为5:3。

优选的是，所述步骤一中，钨纳米微粒与碳化硅纳米微粒的质量比为0.175:0.02。