[发明专利]一种基于聚碳酸酯模板法制备图形化钴纳米线阵列的方法

说明书

本发明涉及一种基于聚碳酸酯模板法制备图形化钴纳米线阵列的方法，步骤如下：准备聚四氟乙烯基底、紫铜片和多孔聚碳酸酯模板；工作电极的制备；配制酸性电解液；多孔聚碳酸酯模板的孔洞润湿；钴纳米线及钴基底的制备；洗除光刻胶：利用丙酮洗除未曝光的光刻胶，之后用去离子水清洗图形化的多孔聚碳酸酯模板表面；洗除聚碳酸酯模板：利用二氯甲烷洗除聚碳酸酯模板，即可得到图形化的纳米线阵列。

技术领域

该发明设计纳米线制备领域，尤其涉及磁性纳米线阵列的制备领域。

背景技术

纳米线阵列在生命科学、医疗健康、环境保护、清洁能源等领域具有广泛应用，尤其是在医疗健康中的微流控芯片领域，纳米线阵列具有重要作用。

微流控芯片是一种在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上的能力，因此又被称为芯片实验室。在现阶段，主流形式的微流控芯片多由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物等实验室的各种功能。微流控芯片的基本特征和最大优势是多种单元技术在微小可控平台上灵活组合和规模集成。

微流控芯片的样品检测或处理流程可分为进样、混合、检测或处理三个主要步骤，由于微流控芯片的空间尺度较小，雷诺系数较小，因此样品的混合是过程中的关键步骤。良好的混合可以让检测或处理结果更准确可信。但是仅仅依靠样品的自发混合远远无法达到要求。

受到生物界真核生物纤毛的启示，科研人员提出了将纤毛引入微流控芯片中，用于对样品进行混合。因此，仿生自然界的纤毛结构特点，制备形状类似的磁性纳米线阵列便显得尤为重要。到目前为止，有许多制备纳米线阵列的方法，其中电化学沉积是最为常见的方式之一。但电化学沉积中最常用的两种沉积模板，阳极氧化铝模板和聚碳酸酯模板，都无法自主设计孔洞分布，使得纳米线阵列的分布无法调节，在一定程度上限制了该项技术的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于聚碳酸酯模板的图形化纳米线阵列的制备方法，制备方法如下：

一种基于聚碳酸酯模板法制备图形化钴纳米线阵列的方法，包括下列步骤：

(1)准备紫铜片和多孔聚碳酸酯模板；

(2)工作电极的制备：将适量的武德合金加热熔化后，在紫铜片上涂覆均匀，然后将多孔聚碳酸酯模板覆于武德合金上表面；利用环氧树脂胶涂覆紫铜片背面及侧面，保证钴离子只能在多孔聚碳酸酯模板孔洞中沉积；取一根导线，一端连接紫铜片背面，另一端连接电极夹,制得工作电极；

(3)涂覆光刻胶：在多孔聚碳酸酯模板上表面涂覆适量光刻胶，将所述多孔聚碳酸酯模板置于匀胶机中，使其均匀涂覆光刻胶；

(4)曝光与显影：利用紫外光透过掩膜版照射已经涂覆光刻胶的多孔聚碳酸酯模板，照射过的光刻胶发生光化学反应，性质发生了变化，显影时会和显影液发生化学反应并去除；而被光刻版挡住的部分，未发生任何变化，显影时不和显影液发生反应被保留,这样光刻版的图形通过显影就能将图形留在多孔聚碳酸酯模板上；

(5)配制酸性电解液：电解液包括：CoSO4 7H2O与H3BO3，摩尔浓度范围分别为0.60-0.66M/L和0.62-0.68M/L，并将pH值调节到2.5-3.5；

(6)多孔聚碳酸酯模板的孔洞润湿：将图形化的多孔聚碳酸酯模板置于电解液中，使所述电解液中的钴离子进入多孔聚碳酸酯模板孔洞之中；

(7)钴纳米线及钴基底的制备：将铂片对电极和工作电极置于电解液中，两电极连接至电源，通过监测沉积电流的变化情况得知钴纳米线的沉积情况，当钴纳米线已经溢出多孔聚碳酸酯模板孔洞开始沉积时停止沉积；