[发明专利]一种沉积纳米材料方法

说明书

本发明公开了一种沉积纳米材料方法，包括如下步骤：(1)待沉积金属材料制成管材；(2)待沉积纳米材料与工艺溶剂混合制成工艺液体；(3)所述工艺液体充入所述管材中；(4)所述管材的电爆段的一端与高压电源的输出端相连，另一端接地；(5)待沉积基材设置在所述管材附近；(6)启动所述高压电源给所述管材的电爆段通电。该方法灵活、可靠、成本低，可适应更多种类纳米材料混合体的制备，且能更安全可控地引入更多种类反应性工艺物质。

技术领域

本发明涉及微纳米加工和等离子体技术领域，尤其涉及一种沉积纳米材料方法。

背景技术

在微纳加工技术中，纳米材料的制备技术十分重要，是获得纳米尺度效应、形成功能器件的核心要素。通过电爆方式是纳米材料制备中一种高效的手段。该方式的基本原理是：给金属丝通电，金属丝一般处于导电性远低于其自身的真空、气体或者液体环境，使电流主要通过金属丝传导，在焦耳热作用下金属丝最高温度快速升至沸点以上，产生热爆物质。在一定条件下，热爆物质中可以含有局部电离的等离子体态物质，并且含有金属丝在等离子化过程中产生的固体颗粒、液滴、气体、等离子体，其固化后的产物中含有一定比例的、高质量的纳米材料。但是该方法所能制备的纳米材料的形态主要是颗粒，如果希望得到多种材料的混合体，也只能是多种纳米颗粒的混合。在此类应用中，热爆方式只能在预先沉积好的一维纳米材料或者二维纳米材料宏观体表面沉积纳米颗粒，很难进入到其内部。另外，为了能够在热爆工艺过程中引入化学反应，需要通入反应气体，这造成了装置和工艺过程变得复杂，增加成本，而且工艺气体充满腔体，而反应区域远小于腔体，使工艺气体不能得到充分有效利用。同时，热爆所造成的工艺气体反应性损失需要换气过程补充，为保证工艺质量，需要在未反应完全的条件下就将工艺气体排空更换，也造成了较大浪费。含有特殊化学基团的工艺气体不但本身昂贵，而且需要繁琐的安全管理操作规范以及大量的管控设施投入，导致其工艺成本大大提高。现有文献公开了将水作为一种采集电爆产物的介质的典型方法，也有采用其他类型液体的大量文献，水同时也是电爆过程中化学反应的环境，其工艺主要是将铜丝浸没在水中。该方法并不能克服水在工艺过程中不断反应变化的不足，为维持工艺效果稳定，需要定期将全部液体更换。另外，还公开了将钨丝放置在气压可控的真空环境下，氧气作为电爆过程的环境气体，其工作的一个主要目标是为了直接生成氧化钨纳米颗粒。该方法为尽量减少未氧化物质杂质的比例，需控制氧气气压和热通量等因素，但工艺路线需要真空系统支撑，而且也很难引入更为复杂、沸点高于室温的化学物质基团。

本发明要解决的问题是如何安全可靠且成本低廉地获得多种类型的纳米混合材料，且可通过控制引入多种类型的反应性工艺物质。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种沉积纳米材料方法，灵活、可靠且成本较低地通过金属电爆产生纳米颗粒的工艺，适应多种类型纳米材料混合体制备，而且能安全可控地引入多种类型的反应性工艺物质。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何安全可靠且成本低廉地获得多种类型的纳米混合材料，且可通过控制引入多种类型的反应性工艺物质。为实现上述目的，本发明提供了一种沉积纳米材料方法，包括如下步骤：

(1)待沉积金属材料制成管材；

(2)待沉积纳米材料与工艺溶剂混合制成工艺液体；

(3)所述工艺液体充入所述管材中；

(4)所述管材的电爆段的一端与高压电源的输出端相连，另一端接地；

(5)待沉积基材设置在所述管材附近；

(6)启动所述高压电源给所述管材的电爆段通电。

进一步地，所述步骤(1)中，所述管材外部可沉积其他材料。

进一步地，所述步骤(2)中，所述工艺溶剂是1％的氢氧化钠水溶液。

进一步地，所述步骤(2)中，所述工艺溶剂是过氧化氢。