[发明专利]可实时调控图案形状的微纳材料薄膜制备方法

说明书

本发明提供一种可实时调控图案形状的微纳材料薄膜制备方法，包括：制备微纳材料分散液；使用遮挡图案对支撑膜部分区域的通孔进行遮挡，再将带有遮挡图案的支撑膜放置于微纳材料分散液表面，使遮挡图案位于气液界面上方、不接触分散液；加热分散液，在支撑膜的下表面自组装形成微纳材料图案化自组装结构；在加热过程中可使用另一种或多种遮挡图案对支撑膜再次进行遮挡，实时调控图案并得到最终的所需微纳材料图案化自组装结构；进行干燥处理。本发明使用不同的图案遮挡支撑膜的通孔，可实现不同的图案化薄膜的制备；在加热过程中可通过层层覆盖的方式实时调整遮挡图案的形状，使制备得到的图案化薄膜之形状也随之调整；制备工艺更加灵活、容错性高。

技术领域

本发明涉及微纳材料薄膜技术领域，具体涉及一种可实时调控图案形状的微纳材料薄膜制备方法。

背景技术

微纳材料是指颗粒尺寸在微米级别和纳米级别的一类材料。在微纳米尺度下的材料往往具有不同于宏观尺度下的独特的性能，因此利用微纳材料制备高性能的功能材料已成为科学研究领域与工业生产中的热点方向之一。实现薄膜的图案化制备是该领域的重要技术之一。根据不同的需求，各种微纳米加工技术应运而生并不断发展，如光刻工艺，电子束曝光工艺，聚焦离子束工艺，扫描探针加工技术，纳米压印技术。通过上述技术方案可以生产出各种图案化的功能材料，比如现有技术中CN104221168A-制造供高效率氮化物发光二极体用的纳米图案化基材的方法，就公开了通过纳米压印技术制造纳米至微米尺寸图案于一发光二极体基材的技术方案。

但是，上述加工工艺存在共同的问题：如果在制备过程中发现微纳材料图案的形状加工有误，很难将其调整为正确的图案形状，从而导致整个工艺流程不灵活，容错率低；而且一旦加工有误，则会造成较大的资源浪费和经济损失。

因此，为了有效地解决上述问题，现在亟需一种在制备过程中能够实时调控图案形状的微纳材料薄膜制备方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了以下技术方案：

第一方面，提供了一种可实时调控图案形状的微纳材料薄膜制备方法，包括以下步骤：

制备微纳材料分散液，所述分散液中包括一种或多种微纳材料颗粒；

使用一种遮挡图案对支撑膜部分区域的通孔进行遮挡，再将带有遮挡图案的支撑膜放置于微纳材料分散液表面，使遮挡图案位于气液界面上方、不接触分散液；

在支撑膜和微纳材料分散液处于静置状态下对微纳材料分散液进行加热，微纳材料颗粒在支撑膜的下表面自组装形成微纳材料图案化自组装结构；

在加热过程中使用另一种或多种遮挡图案对支撑膜进行再次遮挡，得到最终的微纳材料图案化自组装结构；

对最终的微纳材料图案化自组装结构进行干燥处理，得到微纳材料图案化自组装薄膜。

进一步的，微纳材料包括MXene、碳纳米管、聚苯乙烯微球、二硫化钼、氮化硼或氧化石墨烯。

进一步的，微纳材料分散液的浓度为0.1g/L～5g/L。

进一步的，支撑膜包括有机膜或无机膜。

进一步的，有机膜包括聚醚砜膜或聚丙烯膜，无机膜为三氧化二铝无机膜。

进一步的，通孔的孔径为20纳米到5微米。

进一步的，在支撑膜和微纳材料分散液处于静置状态下对微纳材料分散液进行加热时，采用水浴方式进行加热，加热温度为40～85℃，加热时间为30分钟到12小时。

进一步的，干燥处理包括自然风干或真空烘干。

进一步的，在制备微纳材料分散液时，添加高分子材料。

由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：