[发明专利]利用激光在低熔点的基底表面制备二氧化钛薄膜的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及材料领域，具体为纳米材料领域，尤其是一种二氧化钛薄膜的制备方法。

背景技术：

二氧化钛材料凭借其独特的物理化学性能受到了人们的广泛关注。众所周知的二氧化钛有光催化性，能分解有机物，具有抗菌防污功能；其次，二氧化钛具有超亲水性，利用这一性质可生产防雾、自清洁产品。这两种现象能同时发生在二氧化钛薄膜上。因此在工业上，二氧化钛薄膜的制备有非常重要地位。

传统的制备TiO₂薄膜的方法有化学气相沉积(CVD)法、反应溅射法、液相沉积法、电化学法、溶胶-凝胶法、离子自组装技术、喷雾热分解法等。传统的利用激光制备二氧化钛薄膜的方法一般是激光溅射法。根据查阅的相关资料显示，该制备二氧化钛薄膜的方法，一般是以二氧化钛为靶材，以硅片或者玻璃为基底，利用激光溅射法制备二氧化钛薄膜。上述制备二氧化钛薄膜的方法都需要在高温条件下进行，所以制备薄膜所需的基底一般都是玻璃、金属等熔点较高的材料。而现在不管是作为光催化剂还是作为亲水薄膜，低熔点的材料都有很重要的应用，比如用于制备柔性太阳能电池。对于PET、PMMA等熔点低的材料作基底制备二氧化钛薄膜，传统的高温制备薄膜的方法不再适用。

现在低熔点的基底上低温制备二氧化钛薄膜的方法主要有：低温烧结法、水热法、加压法、紫外灯辐照法、微波法等。在低温制备薄膜过程中，为了获得无裂纹和具有良好粘结性的薄膜，一般在二氧化钛纳米粉末中加入大量的有机物，这样制备的二氧化钛薄膜纯度不高，性能也受到了一定的影响。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种激光在低熔点的基底上镀二氧化钛薄膜的方法。该方法与其他制备二氧化钛薄膜的方法相比，设备简单，操作方便，制备过程中不掺杂有机杂质，并且能够在熔点较低的材料上镀膜。材料对1064nm光纤激光吸收少，所以当激光照射在基底上时，大部分会直接穿过。到达涂覆在基底下表面上的二氧化钛溶胶上，二氧化钛溶胶吸收激光能量，发生反应，相互之间出现粘结，并且附着在基底上，从而形成二氧化钛薄膜。

本发明目的通过如下措施来达到的，其具体工艺流程为：

（1）选取透过率大于百分之八十五的基底，且要求其熔点在120到265度之间，用超声波清洗仪清洗并吹干，确保基底表面没有灰尘；

（2）在纳米二氧化钛粉末中滴入水，制成溶胶，并将它涂覆在基底上；

（3）将（2）中得到的基底摆放在实验平台上，使涂有二氧化钛的一面朝下。打开激光器调整实验平台高度，使激光束的焦点落在基底表面，其中激光器为1064nm的光纤激光器；

（4）绘制出需要在基底上制备二氧化钛薄膜的形状，并调试激光频率为20HZ，扫描速度在750-1000mm/s之间，扫描间隔在0.003-0.007mm之间，扫描功率在3-4瓦间，制备出二氧化钛薄膜。

（5）再利用超声波清洗仪将多余的溶胶清洗掉，得到干净的镀有二氧化钛薄膜的基底。

所述的基底材料可以是表面镀有ITO导电薄膜的导电基底。

所述的溶胶中二氧化钛粉末与水的质量比在1∶1和1∶2之间。

所述的二氧化钛粉末的粒径在15-20nm间。

基底透过率大于百分之八十五，指的是针对采用的激光器的激光材料透过率。

本发明的特点：

1.设备简单，操作方便，改变了原有激光溅射镀膜对设备要求高的特点。

2.镀膜的基底材料为低熔点的材料。由于材料熔点低，传统的镀膜方法不再适用。利用本方法可以在低熔点的基底上制备出二氧化钛薄膜。

3.镀膜时二氧化钛纳米粉中不添加任何有机杂质。

附图说明：

图1：制备二氧化钛薄膜的装置示意图。

图2：制备二氧化钛薄膜的结构示意图。

图3：制备二氧化钛薄膜的光学显微镜照片。

具体实施方式：

首先有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步详细说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。

按照图1所示的加工装置示意图连接加工设备。计算机用数据连接线于激光器连接；通过激光器发射激光直接作用于待加工PET材料。

实例1

（1）在烧杯中加入无水乙醇，将厚度为0。18毫米的PET放入烧杯，全部浸入乙醇中。用超声波清洗仪清洗20分钟，并将其吹干；在另一个烧杯中加入清水，将已经清洗过一遍的PET放入，再利用超声波清洗仪清洗20分钟，然后吹干，并确保PET表面没有灰尘；