专利名称：在聚合物材料表面实现纳米结构的方法
技术领域：
本发明属于合成纳米结构材料领域，特别涉及在聚合物材料表面实现纳米结构的方法，以及能够在聚合物材料的表面实现功能化修饰。
背景技术：
纳米结构材料因其具有独特的性能而成为近年来研究的热点，合成纳米结构材料的许多新方法也相继产生，其中一种称之为模板合成的方法越来越引起人们的关注。用作模板的材料主要包括径迹蚀刻高分子膜、多孔氧化铝膜以及其他多孔模材料。
在现有的纳米结构材料制备中，模板合成方法主要有(1)电化学沉积本法是在模板膜的一个表面上涂一层金属薄膜，用此膜作阴极，经电化学还原使要制备的材料沉积在金属膜上。
(2)化学沉积本法是利用化学还原方法在膜表面与膜孔孔壁上涂上一层金属，这种方法不同于电化学还原沉积在金属沉积之前需要使膜表面导电，其特点是金属沉积从孔壁开始。
(3)化学聚合本法是将模板插入到要聚合的单体和引发剂的溶液中，在膜孔中聚合生成所需要的纳米聚合物材料。
(4)溶胶—凝胶沉积本法是将前体分子溶液水解得到溶胶，再将模板浸入溶胶中，溶胶沉积到孔壁，经热处理后在孔内即可得到纳米结构产物。
(5)化学气相沉积本法是将传统的化学气相沉积(CVD)应用于模板合成中去，在模板孔壁上沉积得到所需纳米结构材料。
以上合成纳米结构材料的方法存在的主要缺点有(1)制备过程复杂，不仅需要首先制备模板，还需要对模板进行复杂前期处理，之后才能用来合成所需纳米结构材料。
(2)纳米结构材料制备完成后需要去除模板，对环境造成污染。
(3)制备效率低，成本高，不能满足现代工业化规模生产的要求。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种简单高效，成本低，操作简便，不污染环境，在聚合物材料表面实现纳米结构的方法。
本发明的再一目的是提供一种能够在聚合物材料表面实现纳米结构的工业化规模生产的方法。
本发明的在聚合物材料表面实现纳米结构的方法是采用阳极氧化的方法，在室温下，以合适的氧化电压，在电解液中对阳极的金属铝管进行氧化，在金属铝管的表面生成大面积的有序纳米孔氧化铝膜，用该带有纳米孔氧化铝膜的管状金属铝管为模板，在聚合物玻璃化转变温度以上，在聚合物材料的表面连续滚动，即可在聚合物材料表面实现纳米结构。所述的纳米孔模板的孔径为20～300nm。
本发明的在聚合物材料表面实现纳米结构的方法包括以下步骤(1)在阳极氧化前，对铝管进行打磨、抛光和清洗等前期处理；(2)以同轴铂网为阴极，采用同轴对电极，以硫酸、草酸或磷酸为电解液，在合适的电压和温度下对铝管进行阳极氧化，在其表面得到纳米孔氧化铝膜；(3)将步骤(2)带有纳米孔氧化铝膜的管状金属铝管为模板，在聚合物玻璃化转变温度以上，在聚合物材料表面连续滚动，即可在聚合物材料表面得到纳米结构，并且能实现规模化生产。
所述电解液为硫酸时，浓度为0.3～0.5mol/L，氧化电压10～25V，电解液温度4～25℃。
所述电解液为草酸时，浓度为0.1～0.5mol/L，氧化电压30～50V，电解液温度4～25℃。
所述电解液为磷酸时，浓度为0.4～0.6mol/L，氧化电压40～50V，电解液温度4～25℃。
所述的聚合物包括聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。
本发明通过改变氧化电压、电解液温度及浓度可以实现并控制模板孔径为20～300nm。
本发明的在聚合物材料表面实现纳米结构的方法优点在于设备简单，成本低，无需去除模板，对聚合物的生产工艺、聚合物本身无特殊要求，能够实现纳米结构的大规模制备。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
图1.本发明技术方案的实施原理示意图。
图2.本发明技术方案的实施原理示意图。
图3.本发明的制备模板的装置示意图。
附图标记1.电热丝 2.管状纳米孔氧化铝模板3.加热电源4.滚动支架5.底座 6.未加工聚合物基底7.加工后聚合物基底8.铝管(阳极) 9.同轴铂网(阴极)10.控温水浴 11.进水口 12.出水口13.温度计14.电解池 15.搅拌子具体实施方案以下实施例制备管状纳米孔氧化铝模板的装置如图3所示，在聚合物材料表面实现纳米结构的操作原理如图1和2所示。
实施例1(1)配制0.3mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为20V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间2小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为28nm左右。
实施例2(1)配制0.3mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为20V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为28nm左右。
实施例3(1)配制0.3mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为20V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为28nm左右。
实施例4(1)配制0.3mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为15V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为28nm左右。
实施例5(1)配制0.4mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为15V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为35nm左右。
实施例6(1)配制0.4mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为15V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为35nm左右。
实施例7(1)配制0.4mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为15V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为35nm左右。
实施例8(1)配制0.4mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为15V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为35nm左右。
实施例9(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为10V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为42nm左右。
实施例10(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为10V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为42nm左右。
实施例11(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为10V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为42nm左右。
实施例12(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为10V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为42nm左右。
实施例13(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为20V，电解液温度为10℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为33nm左右。
实施例14(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为20V，电解液温度为10℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为33nm左右。
实施例15(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为20V，电解液温度为10℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为33nm左右。
实施例16(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为20V，电解液温度为10℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为33nm左右。
实施例17(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为25V，电解液温度为7℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为47nm左右。
实施例18(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为25V，电解液温度为7℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为47nm左右。
实施例19(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为25V，电解液温度为7℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为47nm左右。
实施例20(1)配制0.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为25V，电解液温度为7℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为47nm左右。
实施例21(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为30V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间2小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为54nm左右。
实施例22(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为30V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间2小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为54nm左右。
实施例23(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为30V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间2小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为54nm左右。
实施例24(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为30V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间2小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为54nm左右。
实施例25(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为35V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间2小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为63nm左右。
实施例26(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为35V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间2小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为63nm左右。
实施例27(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为35V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间2小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为63nm左右。
实施例28(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为35V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间2小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为63nm左右。
实施例29(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为72nm左右。
实施例30(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为72nm左右。
实施例31(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为72nm左右。
实施例32(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为72nm左右。
实施例33(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为81nm左右。
实施例34(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为81nm左右。
实施例35(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为81nm左右。
实施例36(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为81nm左右。
实施例37(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为93nm左右。
实施例38(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。纳米柱状结构直径为83nm左右。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为93nm左右。
实施例39(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。纳米柱状结构直径为83nm左右。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为93nm左右。
实施例40(1)配制0.3mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。纳米柱状结构直径为83nm左右。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为93nm左右。
实施例41(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为106nm左右。
实施例42(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为106nm左右。
实施例43(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为106nm左右。
实施例44(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为106nm左右。
实施例45(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为127nm左右。
实施例46(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为127nm左右。
实施例47(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为127nm左右。
实施例48(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为127nm左右。
实施例49(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为141nm左右。
实施例50(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为141nm左右。
实施例51(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为141nm左右。
实施例52(1)配制0.5mol/L的草酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为141nm左右。
实施例53(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为187nm左右。
实施例54(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为187nm左右。
实施例55(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为187nm左右。
实施例56(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为187nm左右。
实施例57(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为232nm左右。
实施例58(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为232nm左右。
实施例59(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为232nm左右。
实施例60(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为45V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为232nm左右。
实施例61(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为10℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为274nm左右。
实施例62(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为10℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为274nm左右。
实施例63(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为10℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为274nm左右。
实施例64(1)配制0.4mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为10℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为274nm左右。
实施例65(1)配制0.5mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为269nm左右。
实施例66(1)配制0.5mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为269nm左右。
实施例67(1)配制0.5mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为269nm左右。
实施例68(1)配制0.5mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为269nm左右。
实施例69(1)配制0.5mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为281nm左右。
实施例70(1)配制0.5mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为281nm左右。
实施例71(1)配制0.5mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为281nm左右。
实施例72(1)配制0.5mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为281nm左右。
实施例73(1)配制0.6mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为277nm左右。
实施例74(1)配制0.6mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为277nm左右。
实施例75(1)配制0.6mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为277nm左右。
实施例76(1)配制0.6mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为40V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为277nm左右。
实施例77(1)配制0.6mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至150℃，在聚碳酸酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为289nm左右。
实施例78(1)配制0.6mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至140℃，在聚乙烯醇基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为289nm左右。
实施例79(1)配制0.6mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至130℃，在聚苯乙烯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为289nm左右。
实施例80(1)配制0.6mol/L的磷酸水溶液作为电解液，以进行过打磨→清洗→电抛光→清洗前期处理后的铝管为阳极，同轴铂网为阴极，在氧化电压为50V，电解液温度为21℃时进行阳极氧化，氧化时间1小时，得到管状纳米孔氧化铝模板。
(2)将模板加热至110℃，在聚甲基丙烯酸甲酯基片上连续滚动，得到大面积纳米结构。纳米柱状结构直径为289nm左右。
权利要求
1.一种在聚合物材料表面实现纳米结构的方法，其特征是所述的方法包括以下步骤(1)在阳极氧化前，对铝管进行清洁处理；(2)以同轴铂网为阴极，采用同轴对电极，以硫酸、草酸或磷酸为电解液，对铝管进行阳极氧化，在其表面得到纳米孔氧化铝膜；(3)以步骤(2)带有纳米孔氧化铝膜的管状金属铝管为模板，在聚合物玻璃化转变温度以上，在聚合物材料表面连续滚动，即在聚合物材料表面得到纳米结构。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的纳米孔模板的孔径为20～300nm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述电解液为硫酸时，浓度为0.3～0.5mol/L，氧化电压10～25V，电解液温度4～25℃。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述电解液为草酸时，浓度为0.1～0.5mol/L，氧化电压30～50V，电解液温度4～25℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是所述电解液为磷酸时，浓度为0.4～0.6mol/L，氧化电压40～50V，电解液温度4～25℃。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的聚合物包括聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
全文摘要
本发明属于合成纳米结构材料领域，特别涉及在聚合物材料表面实现纳米结构的方法，以及能够在聚合物材料的表面实现功能化修饰。在室温下，以合适的氧化电压，在电解液中对阳极的金属铝管进行氧化，在金属铝管的表面生成大面积的有序纳米孔氧化铝膜，用该带有纳米孔氧化铝膜的管状金属铝管为模板，在聚合物玻璃化转变温度以上，在聚合物材料的表面连续滚动，即可在聚合物材料表面实现纳米结构。所述的纳米孔模板的孔径为20～300nm。本发明的方法设备简单，成本低，无需去除模板，对聚合物的生产工艺、聚合物本身无特殊要求，能够实现纳米结构的大规模制备。
文档编号B29C59/04GK1628954SQ200310121809
公开日2005年6月22日 申请日期2003年12月18日 优先权日2003年12月18日
发明者郭朝维, 冯琳, 江雷 申请人:中国科学院化学研究所