一种在有机材料表面制备金属膜层的方法技术

本发明专利技术涉及工艺品制作技术领域，尤其涉及一种在有机材料表面制备金属膜层的方法，预处理后的有机材料进行原子层沉积，制得所述有机材料表面的第一金属膜层。本发明专利技术采用原子层沉积的方式在有机材料上镀第一金属膜层，可以在复杂形状的表面各处形成厚度均匀的膜层，并且可以精确控制所形成的膜层厚度。本发明专利技术独特的采用原子层沉积的方式在有机材料上镀第一金属膜层，可以在复杂形状的表面各处形成厚度均匀的膜层，并且可以精确控制所形成的膜层厚度。本发明专利技术提供的在有机材料表面制备金属膜层的方法，使有机材料表面镀金属的工艺品的质量显著提高。

A method of preparing metal film on the surface of organic materials

【技术实现步骤摘要】
一种在有机材料表面制备金属膜层的方法
本专利技术涉及工艺品制作
，尤其涉及一种在有机材料表面制备金属膜层的方法。
技术介绍
在有机材料(如鲜花、小型植物、小动物如昆虫等)表面制备金属膜层是工艺品制作一个重要的技术。同时，为获取小动物如昆虫身体表面的微结构，可以在它们的表面制作具有特殊微结构的金属膜层，用于进一步的科学研究。在这些金属膜层的制作中，最关键的是第一步：怎样把非导电的有机材料表面制备成导电性的表面。为此目的，通常先制备一层金属膜层，然后再制备其它各种金属膜层。而第一金属膜层的制备至关重要，直接决定后续金属膜层的质量。现有制备第一层金属膜层的方法为导电喷涂法，最后得到的产品的良率大概为60％-70％。
技术实现思路
在有机材料表面制备第一金属膜层的方法可以是a)导电喷涂法；b)化学气相沉积法；c)物理气相沉积法。这几个方法最大的缺点是它们不能让复杂形状的样品的表面都均匀地形成金属膜层，背向气体来源或者热源、等离子体源的方向通常得不到所希望的金属膜层。这些方法制成的金属膜层通常会形成孔洞，膜层厚度非均匀性，膜层中有应力。为了在非导电的有机材料表面形成各种不同金属膜层，必须使其表面变成具有导电性。把非导性的有机材料表面变成有导电性而形成的第一层金属膜层的性质直接决定了后续其它金属膜层制备的性质和质量。前面所述的导电喷涂法，化学气相沉积法和物理气相沉积法都不可避免地会带来不均匀性的问题，使得后续任何形成其它金属膜层的方法都不可避免地会带来膜层的非均匀性的问题，这在形状复杂的样品中尤显凸出。本专利技术采用的金属膜层的制备方法—原子层沉积(ALD)的方法在有机材料表面制备第一金属膜层，来克服现有方法的缺点。本专利技术提供一种在有机材料表面制备金属膜层的方法，预处理后的有机材料进行原子层沉积，制得所述有机材料表面的第一金属膜层。在一些可能的实施方式中，所述预处理包括对有机材料修剪，然后进行清洗和干燥。在一些可能的实施方式中，所述清洗采用去离子水将有机材料表面清洗至表面无异物。在一些可能的实施方式中，所述干燥采用烘箱干燥至恒重。在一些可能的实施方式中，所述原子层沉积的步骤如下:(a)惰性气体清洗，然后通入第一气相前驱体，等待1-5秒；(b)惰性气体清洗，然后通入第二气相前驱体，等待1-5秒；(c)惰性气体清洗；原子层沉积过程中的温度为60-300℃。在一些可能的实施方式中，步骤(a)中，惰性气体清洗0.1-5.0秒；和/或步骤(b)中，惰性气体清洗0.1-5.0秒；和/或步骤(c)中，惰性气体清洗0.1-5.0秒。在一些可能的实施方式中，步骤(a)中，通入第一气相前驱体0.01-5.0秒；和/或步骤(b)中，通入第二气相前驱体0.01-5.0秒。在一些可能的实施方式中，所述惰性气体包括氮气、氦气、氩气中的任一种。在一些可能的实施方式中，所述有机材料包括植物样本、动物样本。在一些可能的实施方式中，所述第一金属膜层包括铜层、镍层、金层、锌层、铝层中的任一种或其氧化物膜层。本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果：(1)本专利技术独特的采用原子层沉积的方式在有机材料上镀第一金属膜层，可以在复杂形状的表面各处形成厚度均匀的膜层，并且可以精确控制所形成的膜层厚度。(2)本专利技术在原子水平上精确控制表层薄膜的形成和生长，制备出超均匀厚度、高精度、高保形的纳米级薄膜。(3)本专利技术提供的在有机材料表面制备金属膜层的方法，使有机材料表面镀金属的工艺品的质量显著提高，从而达到增加销售，降低成本的目的。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。在有机材料表面制备第一金属膜层的主要方法可以是a)导电喷涂法b)化学气相沉积法与c)物理气相沉积法。CVD(化学气相沉积)是通常通过两种不同的气体同时导入一个反映室内，再通过高温反应室内壁或等离子体引入两种气体之间的化学反应，形成一种新的材料，沉积到样品表面的过程。PVD(物理气相沉积)是通过在真空条件下，采用物理的方法如加热或离子溅射等方法将材料源—固体或液体表面气化成气体原子、分子并通过低压气体过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。上述两种方法中使用的高温加热，等离子体技术或离子溅射技术会导致所形成的薄膜有非均匀性、针孔和应力的问题。本专利技术的实施例提供一种在有机材料表面制备金属膜层的方法，预处理后的有机材料进行原子层沉积，制得所述有机材料表面的第一金属膜层。ALD(原子层沉积)是一种可以将气态物质以单原子膜形成一层一层的镀在基底表面的方法。在原子层沉积过程中，新的一层原子膜的化学反应直接与之前的一层相关联，每次反应只沉积一层原子。由于所使用的是气相材料，气体可达复杂结构的任何表面，同时避免使用高温、等离子体技术或离子溅射技术，所形成的薄膜从而可以非常均匀。上述三种镀层方法具体参数参见表1。表1ALD、CVD和PVD的比较本专利技术采用的金属膜层的制备方法—原子层沉积(ALD)的方法在有机材料表面制备第一金属膜层，来克服现有方法的缺点，从而达到提高有机材料表面镀金属的工艺品制作的质量和工艺的目的，为科学研究获取有机材料如动物样本(昆虫等)和植物样本身体表面的完整的微结构提供良好的基础。在一些可能的实施方式中，本专利技术中的有机材料包括植物样本、动物样本。植物样本主要指一些小型植物如鲜花，当然，大型植物的某部分也可以作为本专利技术中的有机材料；动物样本主要指一些小型动物，如昆虫等，大型动物的某部分也是可以作为本专利技术中的有机材料的；对植物或动物样本的大小的限制主要是因为原子层沉积仪器的样本空间限制。在一些可能的实施方式中，所述预处理包括对有机材料修剪，然后进行清洗和干燥。修剪一般用剪刀进行修剪，当然，也可以用其他的方式进行修剪，修剪的目的是使样品具有一个较好的整体形态，并尽量维持样品的原貌。在一些可能的实施方式中，所述清洗采用去离子水将有机材料表面清洗至表面无异物。修剪后的样品用去离子水将表面反复多次清洗干净，至表面无异物。在一些可能的实施方式中，所述干燥采用烘箱干燥至恒重。烘干的过程中尽量保持样品的原始形状，如可以将样品放置在110℃的烘箱内干燥至恒重。当然，烘箱的温度可以更高或更低，只要对样品的原始形状影响不大并且能达到干燥的效果即可。当然，本专利技术中的干燥方式并不限于此，还可以采用其他干燥方式。在一些可能的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在有机材料表面制备金属膜层的方法，其特征在于，预处理后的有机材料进行原子层沉积，制得所述有机材料表面的第一金属膜层。/n

【技术特征摘要】
1.一种在有机材料表面制备金属膜层的方法，其特征在于，预处理后的有机材料进行原子层沉积，制得所述有机材料表面的第一金属膜层。


2.根据权利要求1所述的在有机材料表面制备金属膜层的方法，其特征在于，所述预处理包括对有机材料修剪，然后进行清洗和干燥。


3.根据权利要求2所述的在有机材料表面制备金属膜层的方法，其特征在于，所述清洗采用去离子水将有机材料表面清洗至表面无异物。


4.根据权利要求2所述的在有机材料表面制备金属膜层的方法，其特征在于，所述干燥采用烘箱干燥至恒重。


5.根据权利要求1所述的在有机材料表面制备金属膜层的方法，其特征在于，所述原子层沉积的步骤如下:
(a)惰性气体清洗，然后通入第一气相前驱体，等待1-5秒；
(b)惰性气体清洗，然后通入第二气相前驱体，等待1-5秒；
(c)惰性气体清洗；
原子层沉积过程中的温度为60-300℃。


6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓旻，张南，谢家伦，华佑南，
申请(专利权)人：胜科纳米苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32