[发明专利]一种具有湿度响应的硅片基底硬质膜及其基于自组装的制备方法和应用

说明书

本发明属于薄膜制造技术领域，具体涉及一种具有湿度响应的硅片基底硬质膜及其基于自组装的制备方法和应用。该方法包括以下步骤：1)配制壳聚糖的去离子水溶液；配制羧甲基纤维素的去离子水溶液；配制若干份清洗用盐酸溶液；2)获取清洁的硅片基底；3)将基底的表面进行活化；4)室温下，进行自组装，得到具有湿度响应的硅片基底硬质膜。本发明制备的硅片基底LBL膜可以快速的对湿度做出响应且高度可逆。

技术领域

本发明属于薄膜制造技术领域，具体涉及一种具有湿度响应的硅片基底硬质膜及其基于自组装的制备方法和应用。

背景技术

层层自组装(LBL)技术是一种薄膜制造技术，操作简单，可以灵活的选取基底材料，并且可以精确控制纳米级的薄膜结构和厚度。有三个原因是LBL技术被认为是生产纳米膜的有效方法：i)逐步沉积可以精确控制薄膜的厚度(数百纳米)；ii)改性的LBL薄膜化学成分为膜表面图案化提供了可能性；iii)硅片基底LBL膜的动态响应提供了实现实时且持久观察的潜力。执行LBL组装的最常见方法是通过静电配对，将带正电基团和负电基团的不同溶液交替地沉积到基底上，由于其亲水性，LBL技术制成的多层聚电解质薄膜具有固有的湿度响应能力。该发明选取的溶液为带有胺基正电子的壳聚糖溶液和带有羧基负电子的羧甲基纤维素溶液，壳聚糖和羧甲基纤维素获取方式较为简单且为常用的成膜原料选择。层层自组装技术具有产物有序性高，薄膜的生成可控以及不需要复杂、昂贵仪器等优点，到目前为止，利用层层自组装技术，基于蛋白质、DNA、纳米粒子以及复杂聚合物等功能材料的薄膜均已被报道。

赵霞等人发明了一种自组装封孔保护膜的制备方法，将经过阳极氧化处理的金属表面通过溶胶凝胶方式和层层自组装于基板表面沉积形成防腐蚀性保护膜(CN103003374A)；万江陵等人发明了一种壳聚糖-羧甲基纤维素钠层层自组装益生菌微囊及其制备，利用壳聚糖和羧甲基纤维素钠组分的聚电解质层层自组装形成的囊壁，得到的壳聚糖-羧甲基纤维素钠层层自组装益生菌微囊耐酸、耐胆盐，耐消化酶、提高益生菌的稳定性(CN110025638A)。车全通等人发明了一种磷酸掺杂层层自组装聚合物复合膜的制备方法,制备出具有层层自组装结构的高质子电导率、良好机械性能以及稳定性的高温质子交换膜(CN106356546A)。针对现有技术存在的空白。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种具有湿度响应的硅片基底硬质膜及其基于自组装的制备方法和应用。该制备方法简单、成本低，可实现工业化批量生产，制备的硅片基底LBL膜可以快速的对湿度做出响应且高度可逆，所成膜较为稳定，可以实现长时间的观察。且基底具有较大的可选择范围，制备过程无污染、无毒性，人的呼吸即可触发膜的湿度响应，在湿度检测及响应等领域有广阔的应用前景。

本发明所提供的技术方案如下：

一种具有湿度响应的硅片基底硬质膜的基于自组装的制备方法，具体步骤如下：

1)配制浓度为0.5～1mg/ml的壳聚糖的去离子水溶液，再用盐酸溶液将其pH调至3.5～4.5；配制浓度为0.5～1mg/ml的羧甲基纤维素的去离子水溶液，再用盐酸溶液将其pH调至3.5～4.5；配制若干份pH＝3.5～4.5的清洗用盐酸溶液；

2)获取清洁的硅片基底；

3)将步骤2)得到的所述基底的表面进行活化；

4)室温下，将步骤3)得到的活化的基底迅速浸渍于步骤1)得到的所述壳聚糖的去离子水溶液中5～10min，使基底表面通过静电吸附吸附正电基团胺基从而形成一层薄膜层；

然后将所述基底置于一份步骤1)得到的所述清洗用盐酸溶液中4～5min，目的是除去多余的正点基团；

之后将所述基底置于另一份步骤1)得到的所述清洗用盐酸溶液中4～5min，目的是除去多余的正电基团；