[发明专利]一种基于电雾化的金属沉积加工方法

说明书

本发明公开了一种基于电雾化的金属沉积加工方法，包括以下步骤：将导电基底接通负电，通过电雾化在所述导电基底上沉积微纳尺度液滴，所述电雾化采用的溶液为含有待沉积的金属盐溶液，从而将所述待沉积的金属盐还原为金属单质沉积在导电基底上。本发明采用金属盐的水基溶液作为电雾化溶液进行金属还原沉积，加工条件简单，成本低；只需要少量(不到1mL)金属盐溶液就可以完成单次加工，材料利用率高；且单位时间内参与反应的液滴量比较小，反应温和容易控制，满足电极比表面积高的要求。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种基于电雾化的金属沉积加工方法。

背景技术

随着电化学传感器产业的飞速发展，人们对电化学传感器工作电极的物理与化学性能提出了越来越高的要求。电化学传感器可以分为基于酶的电化学传感器以及非酶电化学传感器，由于酶的稳定性问题，目前电化学传感器的研究越来越多地集中在非酶葡萄糖传感器的研究上，而应用于非酶葡萄糖传感器的电极结构主要是金属纳米材料。金属纳米粒具有比表面积大、表面活性位点多、吸附性能好以及催化转化效率高等优点，能有效提高传感器的灵敏度、稳定性和选择性等。目前常用的电极表面金属纳米粒子的沉积方式是电化学沉积法(电镀)，电化学沉积法是一种较为传统的通过电解的方式使电解质溶液中的金属阳离子还原为金属单质沉积在待加工部位的方法。其操作简单，可以得到质量较好的镀层。但是这种方法也有明显的缺陷，需要特定的电化学沉积设备，成本比较高，材料利用率比较低，且很容易形成致密的镀层，不能满足电化学传感器工作电极比表面积大的要求。

电雾化技术是流体在高压电场的作用发生破碎雾化，形成微纳米尺度的荷电液滴集群的过程，是电流体加工技术的一种，通常用于刻蚀结构或沉积材料。电雾化的过程是由于表面电荷密度的存在，作用在荷电液滴表面的库仑斥力削弱了液滴的相对表面张力，液滴表面不稳定性增强从而促进其易于变形破碎成更细小的微液滴。它相比于传统的机械雾化方式有独特的优点，以低能耗优势可以获得大量粒径细小、单分散性能好(液滴的粒径分布均匀)、可控性好、沉积率高(容易穿透周围气体介质，易于吸附)的荷电液滴群。电雾化技术提供了一种大规模微纳图形化的加工方法。这种加工方式能够产生非常均匀的带电液滴集群并在加工的表面形成高精度的图案，其打印分辨率不受喷嘴直径的限制，能够在喷嘴不堵塞的情况下实现亚微米、纳米尺度分辨率的复杂三维微纳结构的加工，并且对于加工表面材料的选择性很低，多数材料表面均可进行加工，还具有成本低、材料利用率高、操作简单、图形一致性好的优点。众多实验表明电雾化在生物技术、医疗和印刷电子等领域具有良好的应用前景以及巨大的潜能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于电雾化的金属沉积加工方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一方面，本发明提供一种基于电雾化的金属沉积加工方法，包括以下步骤：

将导电基底接通负电，通过电雾化在所述导电基底上沉积微纳尺度液滴，所述电雾化采用的溶液为含有待沉积的金属盐溶液，从而将所述待沉积的金属盐还原为金属单质沉积在导电基底上。

在本发明的技术方案中，电雾化所产生的静电库仑力克服液体的表面张力，使得含有待沉积金属的盐溶液破碎成细小雾滴。

作为优选地实施方式，所述电雾化采用的溶液为待沉积的金属盐的水基溶液，所述水基溶液为水中加入表面活性剂的溶液，所述表面活性剂不与待沉积的金属盐发生反应；

优选地，所述表面活性剂优选为能促进电雾化过程的表面活性剂；所述表面活性剂选自乙醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、酯类、羧酸盐和磺酸盐中的任意一种或几种。

在本发明的技术方案中，所述待沉积的金属没有特别的限制，具体可以为金、铜、铁、镍等。