一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法技术

一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法，先将MWCNTs在十二烷基硫酸钠水溶液中超声得到水环境中非共价修饰的MWCNTs，然后将其利用旋涂工艺涂覆到二氧化硅基底表面，将基底在加热台上进行加热去除多余的水分子得到诱导基底，最后将诱导基底进行激光辐照诱导；本发明专利技术无需精准定位，工艺简单，加工效率高，可大规模使用，得到的超级石墨烯网络结构的接头光滑。

A method for superconducting graphene network structure induced by femtosecond laser pulses

A method of using femtosecond pulsed laser to induce super-graphene network structure is proposed. MWCNTs are firstly ultrasonic-treated in sodium dodecyl sulfate aqueous solution to obtain non-covalently modified MWCNTs in water environment. Then they are coated on the surface of silica substrate by spin-coating process, and the substrate is heated on the heating table to remove excess water. The inducing substrate is obtained by laser irradiation, and the inducing substrate is finally induced by laser irradiation.

【技术实现步骤摘要】
一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法
本专利技术涉及超级石墨烯结构
，具体涉及一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法。
技术介绍
目前，基于蜂窝对称的碳网络产生的新结构(被命名为超级石墨烯)制造是碳纳米管材料实现结构化、功能化、器件化的重要方法，对于解决碳纳米管的实际应用难题有着重要意义，因此也成为纳米制造技术中的研究热点。利用化学气相沉积、高能束辐照、超声波振动互连、钎焊等方法使得多壁碳纳米管(MWCNTs)互连，其中激光辐照技术具有操作简单、不要需要精准定位、无接触诱导等特点已经被应用到纳米材料的连接和操纵领域。激光的扫描速度和激光的能量控制是诱导MWCNTs互连成超级石墨烯网络结构的关键，传统的互连工艺通常需要精准定位，工艺复杂。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法，无需精准定位，工艺简单，加工效率高，可大规模使用。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法，包括以下步骤：1)非共价修饰MWCNTs：将MWCNTs在十二烷基硫酸钠SDS水溶液中超声得到水环境中非共价修饰的MWCNTs；2)构建诱导基底：采用旋涂的工艺将水环境中非共价修饰的MWCNTs涂覆到二氧化硅SiO2基底表面，然后将旋涂后的基底移至加热台在60℃加热3-5min，除去非共价修饰的MWCNTs中的水分子，得到在SiO2表面构建的诱导基底；3)激光诱导：采用飞秒激光辐照系统进行激光诱导，激光的具体参数为：脉冲宽度为1000fs、波长为800nm的飞秒激光在焦点处采用焦距为50mm的柱面镜，60-80mW的激光能量以15-25mm/s的激光速率扫描诱导基底，即得到超级石墨烯结构。所述的步骤1)非共价修饰MWCNTs的具体步骤为：在烧杯中配制浓度1％的十二烷基硫酸钠SDS水溶液50mL，称取100mgMWCNTs转移到十二烷基硫酸钠SDS水溶液中，先使用槽式超声波清洗机超声20分钟，然后使用角式超声机进行超声，角式超声机具体参数：功率60W，超声时间1秒，间隔时间1秒，超声时间6小时，得到水环境中非共价修饰的MWCNTs。所述的步骤2)旋涂的具体工艺为：利用台式旋涂机的抽真空装置将干净的二氧化硅SiO2基底表面固定旋涂机上，在500r/min低速10s将水环境中非共价修饰的MWCNTs利用移液器转移到SiO2基底表面，在800r/min高速15s旋开。本专利技术的有益效果为:利用飞秒激光的无接触加工、多光子非线性吸收等特点诱导涂覆在二氧化硅基底上的MWCNTs互连后形成超级石墨烯网络结构，形成的超级石墨烯网络结构基本完整，接头质量较好，无类似焊接接头，本专利技术工艺简单,可大规模使用并且对二氧化硅基底无损伤。附图说明图1为本专利技术实施例采用的飞秒激光辐照系统图。图2为实施例1所得MWCNTs互连后的超级石墨烯网络结构及局部放大图。图3为实施例2所得MWCNTs互连后的超级石墨烯网络结构。图4为实施例3所得MWCNTs互连后的超级石墨烯网络结构。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。实施例1，一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法，包括以下步骤：1)非共价修饰MWCNTs：在烧杯中配制浓度1％的十二烷基硫酸钠SDS水溶液50mL，称取100mgMWCNTs转移到十二烷基硫酸钠SDS水溶液中，先使用槽式超声波清洗机超声20分钟，然后使用角式超声机进行超声，角式超声机具体参数：功率60W，超声时间1秒，间隔时间1秒，超声时间6小时，得到水环境中非共价修饰的MWCNTs；2)构建诱导基底：采用旋涂的工艺将水环境中非共价修饰的MWCNTs沉积到二氧化硅SiO2基底表面，然后将旋涂后的基底移至加热台在60℃加热3-5min，除去非共价修饰的MWCNTs中的水分子，得到在SiO2表面构建的诱导基底；3)激光诱导：采用如图1所示的飞秒激光辐照系统进行激光诱导，飞秒激光辐照系统包括由计算机控制的照明激光光路和加工激光光路，加工激光光路包括通过PCI总线和计算机连接的控制系统，控制系统控制Ufab位移台移动，Ufab位移台上涂有碳纳米管的基板通过物镜的激光诱导，物镜激光的激光光源由控制系统激光能量、激光扫描速度等参数，激光的具体参数为：采用脉冲宽度为1000fs、波长为800nm的飞秒激光在焦点处采用焦距为50mm的柱面镜，80mW的激光能量以15mm/s的激光速率扫描诱导基底，即得到超级石墨烯网络结构。本实施例的有益效果：参照图2，本实施例得到MWCNTs在激光的作用下，形成了接头光滑的超级石墨烯网络结构，超级石墨烯网络结构基本完整。实施例2：将实施例1步骤3)调整为：70mW的激光能量以以25mm/s的激光速率扫描诱导基底，其它步骤顺序和参数不变，可以得到接头光滑的超级石墨烯网络结构，参照图3，超级石墨烯网络结构基本完整。实施例3：将实施例1步骤3)调整为：60mW的激光能量以以20mm/s的激光速率扫描诱导基底，其它步骤顺序和参数不变，可以得到接头光滑的超级石墨烯网络结构，参照图4，超级石墨烯网络结构基本完整。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)非共价修饰MWCNTs：将MWCNTs在十二烷基硫酸钠SDS水溶液中超声得到水环境中非共价修饰的MWCNTs；2)构建诱导基底：采用旋涂的工艺将水环境中非共价修饰的MWCNTs涂覆到二氧化硅SiO2基底表面，然后将旋涂后的基底移至加热台在60℃加热3‑5min，除去非共价修饰的MWCNTs中的水分子，得到在SiO2表面构建的诱导基底；3)激光诱导：采用飞秒激光辐照系统进行激光诱导，激光的具体参数为：脉冲宽度为1000fs、波长为800nm的飞秒激光在焦点处采用焦距为50mm的柱面镜，60‑80mW的激光能量以15‑25mm/s的激光速率扫描诱导基底，即得到超级石墨烯结构。

【技术特征摘要】
1.一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)非共价修饰MWCNTs：将MWCNTs在十二烷基硫酸钠SDS水溶液中超声得到水环境中非共价修饰的MWCNTs；2)构建诱导基底：采用旋涂的工艺将水环境中非共价修饰的MWCNTs涂覆到二氧化硅SiO2基底表面，然后将旋涂后的基底移至加热台在60℃加热3-5min，除去非共价修饰的MWCNTs中的水分子，得到在SiO2表面构建的诱导基底；3)激光诱导：采用飞秒激光辐照系统进行激光诱导，激光的具体参数为：脉冲宽度为1000fs、波长为800nm的飞秒激光在焦点处采用焦距为50mm的柱面镜，60-80mW的激光能量以15-25mm/s的激光速率扫描诱导基底，即得到超级石墨烯结构。2.根据权利要求1所述的一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法，其特征在于，所述的步骤1)非共价修饰MWCNTs的具体步骤为：在烧杯中配制浓度1％的十二烷基硫酸钠SDS水溶液50mL，称取100mgMWCNTs转移到十二烷基硫酸钠SDS水溶液中，先使用槽式超声波清洗机超声20分钟，然后使用角式超声机进行超声，角式超声机具体参数：功率60W，超声时间1秒，间隔时间1秒，超声时间6小时，得到水环境中非共价修饰的MWCNTs。3.根据权利要求1所述的一种利用飞秒脉冲激光诱导超级石墨烯网络结构的方法，其特征在于，所述的步骤2)旋涂的具体工艺为：利用台式旋涂机的抽真空装置将干净的二氧化硅SiO2基底表面固定旋涂机...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔健磊，梅欢欢，梅雪松，王文君，王恪典，刘斌，段文强，凡正杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61