[发明专利]超薄类金刚石薄膜过滤膜

说明书

技术领域

本发明涉及在基材表面真空镀膜领域，特别涉及一种超薄类金刚石薄膜过滤膜，以及过滤膜的制备方法。

背景技术

类金刚石(Diamond like carbon-DLC)薄膜是一种非晶态薄膜，由sp²和sp³杂化碳原子组成，因而表现出介于金刚石和石墨之间的性质。类金刚石薄膜具有高硬度、高弹性模量、低摩擦因数、耐磨损、良好的真空摩擦学特性以及优异的化学惰性，在机械、电子、光学、外观装饰等领域得到了广泛地应用。

自从1971年，SolAisenberg和RonaldChabot利用离子束沉积的方法首次制备类金刚石薄膜起，经过四十多年的发展，DLC薄膜的制备技术已经日趋成熟，发展出各种各样的制备技术。其中，DLC薄膜的制备技术分为物理气相沉积(PVD)与化学气相沉积(CVD)两大类。物理气相沉积主要包括离子束沉积、溅射沉积、阴极真空弧沉积、等离子体沉积、脉冲激光沉积等；化学气相沉积是指将源物质以化学反应的方式产生某种固态物质来形成薄膜的沉积方式，通常得到的是含H的DLC薄膜。

目前，主流的DLC薄膜的研究基本上都是基于薄膜与基底的结合为基础的，因此DLC薄膜的常规应用一般是镀在各种工件上，利用其某些优越性能，来改善、提高作为基底的工件的性能。同时，现有技术中大多采用脉冲电压，则大大影响了薄膜的沉积速率，从而影响了制备效率。

自支撑薄膜的制备方法与基底上的薄膜基本相同。特别地，在自支撑薄膜的制备方法中，通常以借助脱膜剂的方式制备类金刚石薄膜，整个流程分为制膜、脱膜、打捞三个步骤。在一些现有技术中，自支撑薄膜的制备方法是首先在硅片基底上沉积纳米厚度的氯化钠膜作为脱膜剂，随后在氯化钠膜上沉积类金刚石薄膜，最后将制成的单元放入去离子水中采用漂浮法进行脱膜，最终使用多孔打捞板进行打捞、干燥后获得类金刚石薄膜。但是，借助脱膜剂获得的类金刚石薄膜最后是“托”在了有孔洞的载体上，与载体之间仅有很小的接触面，与载体之间无结合力，作为过滤膜用于过滤液体或气体时难以承受大的冲击力，难以密封，使用寿命较短，同时，在打捞过程中，由于纳米薄膜的脆性会造成薄膜的损伤。

在另外一些现有技术中，则采用了在一些可溶性基底的表面沉积薄膜后用化学腐蚀的方法将衬底溶解。然而，可溶性衬底都存在某种程度的缺陷，在实际应用中，例如金属基底由于金属的扩散会使得制备的薄膜不纯净，有一些基底由于吸潮还会造成薄膜的鼓起，还有一些则由于有机溶剂在溶解基底的同时还会溶解已沉积好的薄膜，由此可以看出，上述这些制备方法都会使制得的薄膜受到不同程度的损伤，甚至会造成薄膜的破裂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：碳离子直接沉积在有孔洞的载体上或是光刻胶上，获得存在纳米量级通道的薄膜，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供一种超薄类金刚石薄膜过滤膜，该过滤膜包括以下部分：

基底和

薄膜层，

其中，所述薄膜层为由碳离子沉积得到的超薄类金刚石薄膜层，该薄膜层直接附着在基底上，薄膜层厚度为5纳米到10微米，其中存在纳米量级的通道，所述基底为有孔洞的载体或是光刻胶。

本发明的另一目的在于由本发明所提供的超薄类金刚石薄膜过滤膜用作在过滤、分离和提纯技术中的过滤膜。

本发明提供了一种超薄类金刚石薄膜过滤膜，该过滤膜具有以下优点：

(1)存在纳米量级孔径的通道，具有出色的分离过滤性能且仍能部分保留金刚石杨氏模量、硬度等物理性能，明显优于一般金属、陶瓷和有机物的薄膜；

(2)具有优异的耐蚀性，各类酸、碱甚至王水都很难侵蚀它，用途广，可广泛用于海水淡化、收集重金属元素、处理废液、污水处理、饮用水净化等，从而有益于环境保护和能源节约。

附图说明

图1示出由实施例1所得的超薄类金刚石薄膜的拉曼光谱；

图2示出通过原子力显微镜对实施例5所得的超薄类金刚石薄膜的表面形态扫描图；

图3示出本发明所得的超薄类金刚石薄膜的实际膜厚的线性拟合图；

图4示出由对比例中在不同放电脉冲数下所得的超薄类金刚石薄膜的实际膜厚的线性拟合图。

图5示出由本发明所得的超薄类金刚石薄膜过滤膜的剖面结构示意图；

图6示出类金刚石薄膜过滤膜的过滤示意图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。