一种纳米微球衬底的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米微球衬底及其制备方法，通过A、准备衬底：将基片切割成所需尺寸，清洗备用；B、准备聚苯乙烯微球：清洗聚苯乙烯微球，并加入酒精制成聚苯乙烯微球溶液；C、制备单层膜：向培养皿中注水，将聚苯乙烯微球溶液逐滴滴入水中；待水面上形成薄膜后，将悬浮的聚苯乙烯微球溶液排出；再将基片放入水底，排出培养皿中的水，晾干后得到带有单层聚苯乙烯微球的衬底。本单层膜衬底高度致密、适用性广、制备便捷、重复性好、仪器简单。

Method for preparing nano microsphere substrate

The invention discloses a nano microsphere substrate and preparation method thereof, prepared by A, substrate: the substrate is cut into the required size, cleaning standby; B, preparation of polystyrene microspheres: cleaning of polystyrene microspheres, and adding alcohol solution made of polystyrene microspheres; C, preparation of single layer film: to culture dish injection. The polystyrene microsphere solution drops into the water to form a thin film on the surface of the water; after the solution of polystyrene microspheres suspended discharge; then the substrate into the water discharge in a dish of water, dried by substrate with monolayer polystyrene microspheres. The single layer film has the advantages of high density, wide applicability, convenient preparation, good repeatability and simple instrument.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米微球衬底的制备方法
本专利技术涉及一种衬底制备方法，具体地说，是涉及一种纳米微球衬底及其制备方法，属于材料制备

技术介绍
良好密排的单层纳米微球膜具有独特的光学和电磁性能，在功能材料、微纳器件、医药工程和化学工程领域得到了广泛关注。目前，在制备纳米微球单层膜的各种技术中，利用纳米微球胶体溶液制备高度致密的纳米微球单层膜技术，一类为浸涂法和旋转涂层法，即将基片沉浸在胶体溶液中一段时间，以垂直或倾斜一定角度将基片撤回，或通过高速转盘带动基片旋转，利用离心力将滴在基片上的纳米微球胶体溶液分散开；另一类为LB膜技术，其通常用于制备位于气/液界面的微球层。但是，上述两类方法存在着对单层薄膜制造相对缓慢、制膜面积较小、器材要求高、不易控制等技术问题。综上所述，由于纳米微球尺寸极小，如何对纳米微球精确定位形成所需的均匀单层膜成为难题，亟待研究解决。
技术实现思路
针对上述现存的技术问题，本专利技术提供一种纳米微球衬底及其制备方法，利用微流控器件，通过控制实验参数，使得纳米微球自组装在玻璃片或硅片表面形成单层膜。为实现上述目的，本专利技术提供一种纳米微球衬底的制备方法，包括如下具体步骤：A、准备衬底：将基片切割成所需尺寸，清洗备用；进一步，所述的清洗包括如下步骤：将切割好的基片先用超声清洗5min，然后配置洗液，将基片放入洗液中清洗，等到反应完全完成之后，将洗液倒掉，换用水清洗5-10次，检查清洗干净之后保存备用。更进一步，所述的基片采用玻璃片，可根据需要割成特定尺寸；洗液为用硫酸和双氧水按体积比4:1配制成的水虎鱼溶液。更进一步，所述的基片采用硅片，可根据需要割成特定尺寸；洗液为用去离子水、双氧水和氢氧化铵按体积比5:1:1配置成的溶液。B、准备聚苯乙烯微球：清洗聚苯乙烯微球，并加入酒精制成聚苯乙烯微球溶液；进一步，所述的清洗包括如下步骤：先将聚苯乙烯微球水溶液超声5min，要取适量置于离心管中，并加水进行稀释，利用涡旋振荡器将溶液摇匀；然后向离心管中加入不小于溶液水量的高纯水，对微球溶液进行离心清洗，并通过不断的添加和移除高纯水，反复离心3次。C、制备单层膜：向培养皿中注水，将聚苯乙烯微球溶液逐滴滴入水中；待水面上形成薄膜后，将悬浮的聚苯乙烯微球溶液排出；再将基片放入水底，排出培养皿中的水，晾干后得到带有单层聚苯乙烯微球的衬底。进一步，培养皿在使用前先用去离子水超声清洗5分钟，然后依次换用丙酮、酒精、去离子水进行超声清洗，最后用去离子水冲洗并用氮气吹干。进一步，步骤C中，使用针头弯成90度的注射器、且靠近培养皿边缘将聚苯乙烯微球溶液逐滴滴入水中，速率为0.009-0.011mL/min。进一步，将悬浮的聚苯乙烯微球溶液排出的步骤为：将特氟龙环置于薄膜之上，先注水使水位升高，然后用水泵同时进行注入和排出操作，使悬浮在溶液中的聚苯乙烯微球溶液排出。本专利技术还提供一种利用上述方法制备的纳米微球衬底，由于聚苯乙烯微球直径均匀、易于排布，利用自组装和液面控制技术，能够成膜并覆盖在基片上，具有良好的均匀性和较高的覆盖率，得到高度致密且可控的纳米微球衬底。综上所述，本专利技术方法制备便捷，工艺稳定，重复性好，便于批量生产，所制备的纳米微球衬底具有单层膜高度致密、适用性广、重复性好、器材简单等优点，在功能材料、微纳器件、医药工程和化学工程领域具有广泛的应用前景。具体实施方式下面对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1：制备玻璃片为基片的纳米微球衬底。A、准备衬底：将玻璃片切割成1cm×1cm的基片，为了更好的清洗，可以先将基片超声清洗5分钟，然后将硫酸和双氧水按照体积比4:1配制成水虎鱼(piranha)溶液，将基片放入该溶液中清洗，等到反应完全完成之后，将水虎鱼溶液倒掉，换用水清洗5-10次。检查清洗干净之后保存备用。B、准备聚苯乙烯微球：首先，将200nm聚苯乙烯微球水溶液整瓶超声5min，取25uL置于离心管中，加入625uL水进行稀释，利用涡旋振荡器将溶液摇匀。然后，向离心管中加入500uL高纯水继续对微球溶液，将微球溶液进行离心清洗，通过不断地添加和移除高纯水，反复离心微球3遍，离心条件为15000rpm、30min。上述离心条件可视聚苯乙烯微球的尺寸而定，具体见表一。表一：离心条件微球尺寸(纳米)离心转速(转/分钟)离心时间(分钟)5009500102001500030100070005200055005750850053501400010最后，加入酒精制成质量百分比浓度为0.08％-2.24％的聚苯乙烯微球溶液，配制条件见表二。如果不立刻使用该溶液可存于冰箱内，使用前超声振荡，即可准备开始制作薄膜。表二：微球溶液配制条件C、制备单层膜：培养皿在使用前先用去离子水超声清洗5分钟，然后依次换用丙酮、酒精、去离子水进行超声清洗，最后用去离子水冲洗并用氮气吹干。向直径9cm的玻璃培养皿中注入10.5mL水，注水量和培养皿的直径有关，见表三。表三：注水条件水量(毫升)培养皿直径尺寸(厘米)3.5510.592214使用针头弯成90°的注射器将微球溶液逐滴滴入水中，且务必让针头靠近培养皿边缘，注射速率为0.011mL/min。并且，注射速率和培养皿直径有关，当向直径14cm的培养皿中注入22mL的水，注射速率可调整为0.011mL/min。微球溶液滴下之后，会看到微球溶液在水面散开，一段时间之后，水面上便形成彩虹色薄膜。待薄膜形成之后，将特氟龙环置于薄膜之上并注水升高水位，速率1mL/min，然后使用水泵同时进行注入和排出操作，将悬浮在溶液中的聚苯乙烯微球溶液用超纯水替换，耗时约2小时后能够排完。在水底放入玻璃片，排出培养皿中的水，晾干衬底，获得带有单层200nm微球玻璃片衬底。实施例2：制备硅片为基片的纳米微球衬底。A、准备衬底：将硅片切割成1.5cm×1.5cm的基片，将去离子水、双氧水、氢氧化铵按体积比5:1:1配置成溶液，利用该溶液对硅片进行清洗，等到反应完全完成之后，将溶液倒掉。换用水清洗5-10次，检查清洗干净之后保存备用。为了更好的清洗，可以先对基片进行超声清洗5分钟。B、准备聚苯乙烯微球：先将750nm聚苯乙烯微球水溶液整瓶超声5min，取180uL置于离心管中，再加入340uL水进行稀释，利用涡旋振荡器将溶液摇匀。然后，向离心管中加入500uL高纯水继续对微球溶液进行离心清洗，离心条件8500rpm、5min，通过不断地添加和移除高纯水，反复离心微球3遍。最后，向微球中加入酒精即可准备开始制作薄膜。C、制备单层膜：培养皿在使用前先用去离子水超声清洗5分钟，然后依次换用丙酮、酒精、去离子水进行超声清洗，最后用去离子水冲洗并用氮气吹干。向直径14cm的玻璃培养皿中注入22mL水，使用针头弯成90度的注射器将微球溶液逐滴滴入水中，且务必让针头靠近培养皿边缘。微球溶液滴下之后，会看到微球溶液在水面散开，注射速率为0.009mL/min，一段时间之后，便形成彩虹色薄膜。待薄膜形成之后，将特氟龙环置于薄膜之上并注水升高水位，速率1mL/min。接着，使用水泵同时进行注入和排出操作，将悬浮在溶液中的聚苯乙烯微球溶液用超纯水替换，约2小时后能够排完。在水底放入硅片，排出培养皿中的水，晾干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米微球衬底的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：A、准备衬底：将基片切割成所需尺寸，清洗备用；B、准备聚苯乙烯微球：清洗聚苯乙烯微球，并加入酒精制成聚苯乙烯微球溶液；C、制备单层膜：向培养皿中注水，将聚苯乙烯微球溶液逐滴滴入水中；待水面上形成薄膜后，将悬浮的聚苯乙烯微球溶液排出；再将基片放入水底，排出培养皿中的水，晾干后得到带有单层聚苯乙烯微球的衬底。

【技术特征摘要】
1.一种纳米微球衬底的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：A、准备衬底：将基片切割成所需尺寸，清洗备用；B、准备聚苯乙烯微球：清洗聚苯乙烯微球，并加入酒精制成聚苯乙烯微球溶液；C、制备单层膜：向培养皿中注水，将聚苯乙烯微球溶液逐滴滴入水中；待水面上形成薄膜后，将悬浮的聚苯乙烯微球溶液排出；再将基片放入水底，排出培养皿中的水，晾干后得到带有单层聚苯乙烯微球的衬底。2.根据权利要求1所述的一种纳米微球衬底的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述的清洗包括如下步骤：将切割好的基片先用超声清洗5min，然后配置洗液，将基片放入洗液中清洗，等到反应完全完成之后，将洗液倒掉，换用水清洗5-10次，检查清洗干净之后保存备用。3.根据权利要求2所述的一种纳米微球衬底的制备方法，其特征在于，所述的基片采用玻璃片，洗液为用硫酸和双氧水按体积比4:1配制成的水虎鱼溶液。4.根据权利要求2所述的一种纳米微球衬底的制备方法，其特征在于，所述的基片采用硅片，洗液为用去离子水、双氧水和氢氧化铵按体积比5:1:1配置成的溶液。5.根据权利要求1或2所述的一种纳米微球衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩彩芹，赵奕平，闫长春，王洪峰，邹荣园，谢承蓓，梁慧超，姚悦，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32