一种气液界面自组装膜的制备方法及气液界面自组装膜、基底及其制备方法

1.本发明涉及薄膜制备技术领域，具体而言，涉及一种气液界面自组装膜的制备方法及气液界面自组装膜、基底及其制备方法。

背景技术：

2.基于lb改进的各种气液界面自组装法是制备有序结构薄膜的重要方法，已经在光子晶体，柔性电子等众多领域实现大量应用。为获得良好的薄膜质量并提高薄膜的成膜效率，传统方法主要适用于纳米颗粒材料，例如金属纳米颗粒，二氧化硅微球，石墨烯等，这一类材料在界面出较为稳定，通常不易收到扰动而沉没。然而，对于较大的金属颗粒(直径》5微米)，在气液界面稳定性较差，容易受到轻微的扰动而沉没，难以在气液界面组装成膜。大直径金属颗粒在各个领域有着重要的应用，例如大直径液态金属颗粒可被用于制备能承受大电流的柔性电路，大直径磁性金属颗粒可被用于制备吸波涂层，因此，急需优化现有的气液界面自组装薄膜制备方法，以使其适用于大尺寸大密度颗粒。
3.目前存在的气液界面自组装膜制备方法需要将纳米颗粒均匀分散在有机溶液中，进一步将分散液逐滴加入水中，在水面自由扩散成膜。当颗粒密度和尺寸较大时(例如金属颗粒)，难以在有机溶液中形成稳定分散液，且在后续的逐滴加入水中的过程中难以稳定而迅速沉入水中。因此，传统的自组织颗粒膜制备方法限制了大尺寸金属颗粒的应用。

技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种气液界面自组装膜的制备方法，颗粒释放成膜过程在气液界面处进行，重力势能的干扰因素较小，使得大尺寸金属颗粒也可以适用于该方法。
5.为达到上述目的，本发明提供一种气液界面自组装膜的制备方法，其所述制备方法包括如下步骤：
6.s1、将固体颗粒和溶剂盛放在容器中，经超声搅拌处理后得到悬浊液并静置；
7.s2、另取一制膜容器盛入水；
8.s3、将悬浊液底部的沉淀取出至释放容器中，将盛放有沉淀的释放容器置于制膜容器内，使沉淀处于空气/水界面处，直到沉淀中的颗粒物在溶剂的作用下扩散并铺满水面得到气液界面自组装膜。
9.作为优选，所述步骤s1中，固体颗粒的直径范围为1nm-1mm。固体颗粒大于1mm，则容易下沉，难以成膜。
10.作为优选，所述固体颗粒选自金属单质颗粒、金属化合物颗粒和有机物颗粒中的一种或多种。
11.作为优选，所述金属单质颗粒选自铜、铁、银、镓中的一种或多种；所述金属化合物颗粒选自硫化锌、氧化镓、氧化铝中的一种或多种；所述有机物颗粒选自pi、pu、pdms、pet、pvc中的一种或多种。
12.作为优选，所述步骤s1中，溶剂为水溶性溶剂。
13.本发明的第二方面在于提供一种气液界面自组装膜，由所述制备方法制得。
14.本发明的第三方面在于提供一种基底，包括基材和所述的气液界面自组装膜，且所述气液界面自组装膜附着在所述基材表面。
15.本发明的第四方面在于提供一种基底的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：将基材与位于空气/水界面处的气液界面自组装膜接触，驱动气液界面自组装膜从空气/水界面处脱离并附着在基材上得到基底。
16.作为优选，所述基材的材料选自玻璃、硅片、纸、硅橡胶、pi、pet、pvc、人体皮肤、树叶、花瓣、手套中的一种。
17.作为优选，所述基材的形状选自平面、曲面、球面、圆柱体、圆锥中的一种。
18.本发明提供的气液界面自组装膜的制备方法，将颗粒的释放过程在气液界面处进行，避免了传统方法中高出低落的过程，降低了成膜过程中的干扰因素，使得百微米级金属颗粒可以适用该方法。与现有的气液界面自组装膜的制备方法相比，具有如下有益效果：
19.其一、本发明不需要获得均与的颗粒分散液，直接使用沉淀物，因此免除了对颗粒表面修饰的过程。
20.其二、在颗粒释放成膜过程在气液界面处进行，重力势能的干扰因素较小，使得大尺寸(10-500微米)金属颗粒也可以适用于该方法。
附图说明
21.图1为本发明实施例1的气液界面自组装膜的制备过程示意图；
22.图2为本发明实施例2的基底的制备过程示意图；
23.图3为本发明实施例2制得的基底的光学图；
24.图4为本发明实施例3制得的基底的光学图；
25.图5为本发明实施例4制得的基底的光学图；
26.图6为本发明实施例5制得的基底的光学图。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，以下各实施例仅用于说明本发明的实施方法和典型参数，而不用于限定本发明所述的参数范围，由此引申出的合理变化，仍处于本发明权利要求的保护范围内。
28.需要说明的是，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
29.本发明的实施例公开一种气液界面自组装膜的制备方法，包括如下步骤：
30.s1、将固体颗粒和溶剂盛放在容器中，经超声搅拌处理后得到悬浊液并静置；
31.s2、另取一制膜容器盛入水；
32.s3、将悬浊液底部的沉淀取出至释放容器中，将盛放有沉淀的释放容器置于制膜
容器内，使沉淀处于空气/水界面处，直到沉淀中的颗粒物在溶剂的作用下扩散并铺满水面得到气液界面自组装膜。
33.在本实施例的制备过程中，在步骤s3的在扩散过程中，可随时调整药匙的高度，以保持药匙中的固体颗粒始终处于气液界面处。
34.根据本发明一种优选实施方式，所述步骤s1中，固体颗粒的直径范围为1nm-1mm。
35.根据本发明一种优选实施方式，所述固体颗粒选自金属单质颗粒、金属化合物颗粒和有机物颗粒中的一种或多种。
36.根据本发明一种优选实施方式，所述金属单质颗粒选自铜、铁、银、镓中的一种或多种；所述金属化合物颗粒选自硫化锌、氧化镓、氧化铝中的一种或多种；所述有机物颗粒选自pi、pu、pdms、pet、pvc中的一种或多种。
37.根据本发明一种优选实施方式，所述步骤s1中，溶剂为水溶性溶剂。
38.本发明的另一实施例公开了一种基底，包括基材和上述气液界面自组装膜，且上述气液界面自组装膜附着在基材表面。
39.本发明的另一实施例公开上述基底的制备方法，具体包括如下步骤：将基材与位于空气/水界面处的气液界面自组装膜接触，驱动气液界面自组装膜从空气/水界面处脱离并附着在基材上得到基底。
40.根据本发明一种优选实施方式，基材的材料选自玻璃、硅片、纸、硅橡胶、pi、pet、pvc、人体皮肤、树叶、花瓣中的一种。
41.根据本发明一种优选实施方式，基材的形状选自平面、曲面、球面、圆柱体、圆锥中的一种。
42.实施例1
43.一种气液界面自组装膜，通过如下方法制备：
44.s1、如图1所示：称量0.5克固体颗粒和10毫升溶剂放置在烧杯内，开启超声棒，超声棒变幅杆型号选ф5，工作模式选为开启1秒停止1秒，工作时间为3分钟，得到固体颗粒酒精悬浊液，将悬浊液静置；
45.s2：另取一烧杯加入水；
46.s3：使用药匙取出步骤s1中获得的沉淀，并将药匙放到步骤s2的烧杯中，使药匙中的沉淀置于水/空气界面处，沉淀中的颗粒物会随着酒精向水中的扩散过程而扩散进入水面，从而得到气液界面自组装膜，得到的气液界面自组装膜。
47.在该实施例中，固体颗粒由镓和铟组成，且固体颗粒的直径为10μm，溶剂为乙醇。
48.实施例2
49.一种基底，包括基材和实施例1中制得的气液界面自组装膜，其制备方法如图2所示：将基材从烧杯一侧放入水中，直到其置于气液界面自组装膜下方，将基材缓慢从水内逐渐提起，以将位于气液界面的气液界面自组装膜转移到基材表面，得到的光学图片如图3所示。
50.在本实施例中，基材的材料为硅片，基材的形状为平面。
51.实施例3
52.一种基底，包括基材和实施例1中制得的气液界面自组装膜，基材的材料为硅胶，基材的形状为半球形，其制备方法如下：将基材从烧杯一侧放入水中，直到其置于气液界面
自组装膜下方，将基材缓慢从水内逐渐提起，以将位于气液界面的气液界面自组装膜转移到基材表面，得到的基底的光学图片如图4所示。
53.实施例4
54.一种基底，包括基材和实施例1中制得的气液界面自组装膜，基材的材料为手套，基材的形状为半球形，其制备方法如下：将基材从烧杯一侧放入水中，直到其置于气液界面自组装膜下方，将基材缓慢从水内逐渐提起，以将位于气液界面的气液界面自组装膜转移到基材表面，得到的基底的光学图片如图5所示。
55.实施例5
56.一种基底，包括基材和实施例1中制得的气液界面自组装膜，基材的材料为树叶，基材的形状为半球形，其制备方法如下：将基材从烧杯一侧放入水中，直到其置于气液界面自组装膜下方，将基材缓慢从水内逐渐提起，以将位于气液界面的气液界面自组装膜转移到基材表面，得到的基底的光学图片如图6所示。
57.在其他实施例中，也可以从空气侧将基材与位于空气/水界面处的气液界面自组装膜接触，驱动气液界面自组装膜从空气/水界面处脱离并附着在基材上得到基底。
58.本发明提供的气液界面自组装膜的制备方法，将颗粒的释放过程在气液界面处进行，避免了传统方法中高出低落的过程，降低了成膜过程中的干扰因素，使得百微米级金属颗粒可以适用该方法。与现有的气液界面自组装膜的制备方法相比，具有如下有益效果：
59.其一、本发明不需要获得均与的颗粒分散液，直接使用沉淀物，因此免除了对颗粒表面修饰的过程。
60.其二、在颗粒释放成膜过程在气液界面处进行，重力势能的干扰因素较小，使得大尺寸(10-500微米)金属颗粒也可以适用于该方法。
61.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种气液界面自组装膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：s1、将固体颗粒和溶剂盛放在容器中，经超声搅拌处理后得到悬浊液并静置；s2、另取一制膜容器盛入水；s3、将悬浊液底部的沉淀取出至释放容器中，将盛放有沉淀的释放容器置于制膜容器内，使沉淀处于空气/水界面处，直到沉淀中的颗粒物在溶剂的作用下扩散并铺满水面得到气液界面自组装膜。2.如权利要求1所述的气液界面自组装膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，固体颗粒的直径范围为1nm-1mm。3.如权利要求1所述的气液界面自组装膜的制备方法，其特征在于，所述固体颗粒选自金属单质颗粒、金属化合物颗粒和有机物颗粒中的一种或多种。4.如权利要求3所述的气液界面自组装膜的制备方法，其特征在于，所述金属单质颗粒选自铜、铁、银、镓中的一种或多种；所述金属化合物颗粒选自硫化锌、氧化镓、氧化铝中的一种或多种；所述有机物颗粒选自pi、pu、pdms、pet、pvc中的一种或多种。5.如权利要求1所述的气液界面自组装膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，溶剂为水溶性溶剂。6.一种气液界面自组装膜，其特征在于，由权利要求1-5任一制备方法制得。7.一种基底，其特征在于，包括基材和如权利要求6所述的气液界面自组装膜，且所述气液界面自组装膜附着在所述基材的表面。8.一种如权利要求7所述的基底的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：将基材与位于空气/水界面处的气液界面自组装膜接触，驱动气液界面自组装膜从空气/水界面处脱离并附着在基材上得到基底。9.如权利要求8所述的基底的制备方法，其特征在于，所述基材的材料选自玻璃、硅片、纸、硅橡胶、pi、pet、pvc、人体皮肤、树叶、花瓣、手套中的一种。10.如权利要求8所述的基底的制备方法，其特征在于，所述基材的形状选自平面、曲面、球面、圆柱体、圆锥中的一种。

技术总结

本发明公开了一种气液界面自组装膜的制备方法、气液界面自组装膜、包含气液界面自组装膜的基底及基底的制备方法，气液界面自组装膜的制备方法包括如下步骤：S1、将固体颗粒和溶剂盛放在容器中，经超声搅拌处理后得到悬浊液并静置；S2、另取一制膜容器盛入水；S3、将悬浊液底部的沉淀取出至释放容器中，将盛放有沉淀的释放容器置于制膜容器内，使沉淀处于空气/水界面处，直到沉淀中的固体颗粒在溶剂的作用下扩散并铺满水面得到气液界面自组装膜；与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：在颗粒释放成膜过程在气液界面处进行，重力势能的干扰因素较小，使得大尺寸如10-500微米金属颗粒也可以适用于该方法。颗粒也可以适用于该方法。