[发明专利]一种以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，尤其涉及一种以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的方法。

背景技术

石墨烯是近十年来纳米碳材料领域内最耀眼的明星，其独特的二维晶体结构，赋予了它一系列独特的物理化学特性。自首次通过试验制得起，它便引起了国内外学者的广泛关注，研究兴趣也从关注其独特的物理化学特性逐步向微电子、生物医学等应用领域拓展。

而由石墨烯制成的薄膜具有化学稳定性好、透明度高、导电性强、机械强度大、生物相容性好等一系列优点，在光电元件、组织培养等诸多领域有着巨大的应用前景，正逐步成为研究热点。

已有研究表明，石墨烯薄膜对骨髓间充质干细胞、神经干细胞、多能诱导干细胞等多种哺乳类细胞具有很高的亲和性，能够支持细胞的黏附、增殖及分化。而通过光刻、电纺、微加工等手段制得的图案化石墨烯薄膜表面含有丰富的拓扑结构和微观组织，有望成为新一代细胞培养平台和组织支架

业内已有一些制备图案化石墨烯薄膜的尝试，但现存工艺仍不成熟，存在薄膜均匀性差、制备工艺复杂、不易于大规模生产等一系列缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的方法。本发明所用电纺技术与提拉技术操作简单、成本低廉、易于控制，所得石墨烯薄膜均匀完整、易于进行功能化修饰，且可通过控制电纺纤维网络的形貌对其图案化进行简单调控。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤1：玻璃基底的预处理

将玻璃基底置于食人鱼溶液中浸泡，取出后依次用乙醇与超纯水清洗；

将清洗后的玻璃基底置于3-氨丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液中预处理，取出后依 次用甲苯、乙醇与超纯水清洗；

步骤2：电纺纤维网络的制备

以聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺溶液为原料，以经步骤1预处理过的玻璃基底为载体，进行静电纺丝；

步骤3：图案化氧化石墨烯薄膜的制备

将经步骤2制得的覆有电纺纤维网络的玻璃基底浸入氧化石墨烯水溶液中，采用提拉法制得图案化氧化石墨烯薄膜；

步骤4：图案化石墨烯薄膜的制备

将经步骤3制得的覆有图案化氧化石墨烯薄膜的玻璃基底置于真空环境下，采用水合肼还原得到所述的图案化石墨烯薄膜。

优选地，所述步骤1中，食人鱼溶液是将98wt％浓硫酸与30wt％双氧水的按体积比为7:3～3:1混合后的溶液；浸泡时间为0.5～4小时。

优选地，所述步骤1中，3-氨丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液中3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积浓度为3％；预处理时间为0.5小时。

优选地，所述步骤2中，聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺溶液是将聚丙烯腈以0.10～0.18克每毫升溶于N,N-二甲基甲酰胺后经磁力搅拌制得的，磁力搅拌的转速为200～400转每分钟，温度为50～70℃，持续时间为8～16小时。

优选地，所述步骤2中，静电纺丝的电纺参数如下：喷丝针头内径为0.34毫米，电压为14～16千伏，接收距离为6～14厘米，推进速度为0.8～1.2ml/h。

优选地，所述步骤3中，氧化石墨烯水溶液的浓度为0.1～2.0mg/ml；提拉速度为200～700nm/s。

优选地，所述步骤4中，还原时间为24～72小时。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)本发明所用提拉技术操作简单、成本低廉、易于控制。

(2)本发明所用电纺技术操作简单、成本低廉、易于控制。

(3)本发明所制得石墨烯薄膜易于进行功能化修饰。

(4)本发明所制得石墨烯薄膜平整、均匀，可完全包裹住电纺纤维。

(5)本发明可通过改变电纺纤维的形貌简单实现石墨烯薄膜图案化的调控。

附图说明

图1为本发明实施例1所制得的图案化氧化石墨烯薄膜的原子力显微镜2D图。

图2为本发明实施例1所制得的图案化氧化石墨烯薄膜的原子力显微镜3D图。

图3为本发明实施例1所制得的图案化氧化石墨烯薄膜的扫描电子显微镜图。

具体实施方式