一种周期性SiO2鳞片状纳米结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种周期性SiO2鳞片状纳米结构，其长度为125～130?m，宽度为65～70?m，末端有4～5个锯齿，表面为周期性排列的长条结构，长条结构的排列周期为2.6～3?m。本发明专利技术还提供一种周期性SiO2鳞片状纳米结构的制备方法，是以蝴蝶翅膀作为模板，以正硅酸乙酯为原料，利用溶胶凝胶法制备的。本发明专利技术可在玻璃载玻片上大面积制备，其周期性好，且形貌规整，可以应用于光学领域中的特殊光栅或其他光学器件等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学材料、生物纳米材料与器件
，尤其涉及一种周期性S^2 鳞片状纳米结构及其制备方法。
技术介绍
自然界中的生物种类繁多，形态各异，许多生物自身组织具备非常奇特的形貌和 结构。近几年，生物组织的这些形貌和结构吸引了许多研究人员的关注。目前，已经有相当 多的生物组织，如树叶，甲虫鞘翅，蚕丝，木材，蝴蝶翅膀，人类和狗的毛发被用作模板来制 备各种纳米材料。这些纳米结构复制品在某些特定的领域显现出很好的性能。在所有生物材料模板当中，蝴蝶翅膀吸引了相当多研究人员的注意力，因为它结 构独特，质地柔软，具有比较复杂的光子晶体结构，很容易在材料制备后去除。以前的研究 人员们在用蝴蝶翅膀做模板制备材料方面做了很多工作。近年来，人们用各种方法(化学气 相沉积，原子层沉积，水热法等)制备出了各种不同材料的蝴蝶翅膀复制品，并进行了各方 面性能表征，但基于蝴蝶翅膀模板的倒结构复制品材料并没有报道，并且关于其良好的周 期性，以及由此进行的激光衍射研究也从未见报道。本专利技术克服了现有技术的工艺复杂，原料昂贵，制备条件苛刻等缺陷，具有方法简 单，用料节省，容易在普通实验室内实现的有益效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种周期性S^2鳞片状纳米结构及其制备方法，解决了生物 模板领域制备周期性材料工艺复杂的问题。本专利技术提供一种周期性SiA鳞片状纳米结构，其长度为125 130//Π1，宽度为65 70//m，末端有4 5个锯齿，表面为周期性排列的长条结构。其中，长条结构的排列周期为2. 6 3//m ；长条结构表面均勻分布有突起，突起的 直径为600 700nm。本专利技术还提供一种周期性S^2鳞片状纳米结构的制备方法，具体包括如下步骤 步骤一将正硅酸乙酯加入到盐酸溶液中，将该混合物进行搅拌至单一透明状，制成二氧化硅的溶胶凝胶前驱物；步骤二 将蝴蝶翅膀剪成切片作为模板，用去离子水洗净，置于空气中晾干； 其中，蝴蝶翅膀切片的直径为2 3cm。切片太大不易压紧，影响成品质量。步骤三将切片夹在两个载玻片中间，从载玻片边缘滴加溶胶凝胶前驱物；蝴蝶 翅膀鳞片中的空隙会因载玻片之间和鳞片微结构中的毛细作用力而被前驱物填满；步骤四在100 120°C条件下，加热上述载玻片20 30分钟； 步骤五将上述载玻片浸泡在浓硝酸和高氯酸的混合液中进行腐蚀，在110 130°C条 件下加热10-15分钟；其中，浓硝酸和高氯酸的比例大约为1 :1。步骤六腐蚀结束后，两片载玻片会自动分离并呈透明，得到二氧化硅样品；将所 述二氧化硅样品用去离子水清洗几次，在空气中晾干，得到所述周期性SiO2鳞片状纳米结 构。本专利技术提供的周期性SiA鳞片状纳米结构，在国际上是首次报道。这种纳米结构 外形为蝴蝶翅膀鳞片形状，表面有明显的平行排列的长条状结构，并具有周期性，其长度在 一般大于125/4 ，宽度在67//m左右。本专利技术通过改变对溶胶凝胶过程中一些参量的控制，合成了周期性的SiA纳米结 构。本专利技术的创新之处包括，选用了蝴蝶翅膀作为模板制备SiO2，且调整了前驱物的配比， 没有使用生物活性剂等昂贵药品。相对于现有技术公开的纳米结构，本专利技术的突出特点是运用生物组织作为模板， 取材方便，形貌新颖；对实验设备要求低，无需高温高压等条件；制备所得的目的物材料为 模板的倒结构；方法简单，成本低，重复性好，而且可以大面积的制备。本专利技术提供的周期性SiO2鳞片状纳米结构的制备方法，是以蝴蝶翅膀为模板，制 备周期性变化的S^2倒结构材料，用溶胶凝胶法，在大气压强和没有催化剂的条件下，在玻 璃载玻片上得到大面积的周期性变化的S^2鳞片状纳米结构。利用本专利技术方法制备的周 期性SiO2鳞片状纳米结构，完全是蝴蝶翅膀鳞片的倒结构的复制品，由许多S^2倒结构鳞 片组成，每个鳞片上都清晰的呈现了蝴蝶翅膀鳞片的倒结构的形貌。本专利技术可以在玻璃载 玻片上大面积制备这种结构，其周期性好，形貌规整等特点，可以将其作为特殊光栅或其他 光学器件应用于光学领域中。本专利技术中的“倒结构”材料，即inverse structure，是指该材料的结构与模板的 表面形貌相反，模板中凸起的部分在样品中是凹陷，反之亦然。附图说明图1是本专利技术周期性S^2纳米结构的能量弥散X射线探测图； 图2是大量本专利技术周期性SiA纳米结构的SEM照片；图3是本专利技术周期性S^2纳米结构的放大倍数的SEM照片； 图4是本专利技术表面长条结构放大倍数SEM照片。具体实施例方式以下结合附图和实施例进一步详细阐述本专利技术。以下实施例并不是对本专利技术的限 制。在不背离专利技术构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括 在本专利技术中。本实施例中的周期性SiO2鳞片状纳米结构，其长度为125 130//m，宽度为 65 70//m，末端有4 5个锯齿，表面为周期性排列的长条结构。其中，长条结构的排列周期为2. 6 3//m。长条结构表面均勻分布有直径为600 700nm突起。图1是本专利技术周期性SiO2纳米结构的能量弥散X射线探测图；图2是大量本专利技术 周期性SW2纳米结构的SEM照片；图3是本专利技术周期性SW2纳米结构的放大倍数的SEM照 片；图4是本专利技术表面长条结构放大倍数SEM照片。本实施例中，周期性S^2鳞片状纳米结构的制备方法，其具体步骤如下1.将11. 2ml正硅酸乙酯加入到3. 8ml的0. IM盐酸溶液中用磁力搅拌器将该混 合物搅拌至呈现单一透明状，制成二氧化硅的溶胶凝胶前驱物。2.把蝴蝶翅膀剪成直径约为2cm的切片，将这些切片用去离子水仔细洗净，置于 空气中晾干；其中，蝴蝶翅膀切片的直径可以是2 3cm。3.把洗净的切片夹在两个载玻片中间，然后从载玻片边缘滴加IuL溶胶凝胶前 驱物，蝴蝶翅膀鳞片中的空隙会因载玻片之间和鳞片微结构中的毛细作用力而被前驱物填俩；其中，滴加的溶胶凝胶前驱物可以是1 ML。4.将整个组合在120°C下加热20分钟，以蒸发掉多余的溶剂； 其中，加热的温度可以是100 120°C，加热时间可以是20 30分钟。5.将整个组合浸泡在1 1的浓硝酸和高氯酸的混合液中腐蚀，在130°C下加热10 分钟；其中，加热的温度可以是110 130°C，加热时间可以是10 15分钟。腐蚀结束后，两片载玻片会自动分离并变得透明，得到二氧化硅样品；将腐蚀好的 二氧化硅样品用去离子水清洗几次，在空气中晾干，就得到了周期性SiO2鳞片状纳米结构。 其长度为125 130/411，宽度为65 70/4ιι，末端有4 5个锯齿，表面为周期性排列的长条 结构；长条结构的排列周期为2. 6 3//m，长条结构表面均勻分布有直径为600 700nm突 起。综上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并非用来限定本专利技术的实施范围。即凡依本 专利技术申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应属于本专利技术的技术范畴。权利要求1.一种周期性SiA鳞片状纳米结构，其特征在于，其长度为125 130/411，宽度为65 70//m,末端有4 5个锯齿，表面为周期性排列的长条结构，其中，所述长条结构的排列周期 为 2. 6 3"m。2.如权利要求1所述的周期性S^2鳞片状纳米结构，其特征在于，所述长条结构表面 均勻分布有突起，所述突起的直径为600 700本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种周期性ＳｉＯ２鳞片状纳米结构，其特征在于，其长度为１２５～１３０μｍ，宽度为６５～７０μｍ，末端有４～５个锯齿，表面为周期性排列的长条结构，其中，所述长条结构的排列周期为２．６～３μｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐哲，郁可，朱自强，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：31