专利名称：纳米线薄膜及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米线薄膜及其制造方法。
背景技术：
在高度集成化浪潮的推动下，现代技术对纳米尺度功能器件的需求将越来越迫切。纳米线具有极高的表面积对体积比，此一维结构在表面特征、机械性质、量子效应等方面皆有不俗的表现，因此根据不同材料的特性，其纳米线结构也相应的衍生了各种不同的应用，诸如气体传感器、场效晶体管以及发光组件等。然而，在利用纳米线制作组件的难度在于，如何克服其尺寸问题并加以对位、控制是一个难点。倘若能够控制纳米线使之大量规则排列，将会使得纳米线能够顺利的导入量产制程。目前已知的制备纳米线薄膜方法大致有介电泳(Dielectrophoresis)、微流道(Micro-fluid channel)、吹膜(Blown filmextrusion)等方法，而以上制程皆需将纳米线自成长基板取下，再均勻分散至溶剂中，属于湿式制程，其在准备或排列上需耗费较长时间，并且在将纳米线自成长基板上取下的过程中，很容易损坏纳米线的结构而影响了其功能性。
发明内容
有鉴于此，提供一种制程简单并且成本较低的纳米线薄膜及其制造方法实为必要。一种纳米线薄膜，其中，该纳米线薄膜包括第一基板以及依次层叠于该第一基板上的纳米线层、热塑性高分子膜层及第二基板，其中该纳米线层由多个纳米线组成，该纳米线的延伸方向平行于该第一基板。一种纳米线薄膜的制造方法，其包括如下步骤提供一第一基板，该第一基板具有第一表面，该第一表面上垂直生长有纳米线阵列；提供一第二基板，该第二基板具有第二表面，在该第二表面上涂覆一层溶解有热塑性高分子材料的溶液；加热该第二基板以蒸发该溶液的溶剂以使该热塑性高分子材料析出成膜，进一步加热以软化该热塑性高分子膜；将该第二基板与该第一基板相互盖合以使该第二基板上被软化后的该热塑性高分子膜与生长于该第一基板上的纳米线阵列相互贴合；滚轮压合该相互盖合的第一基板与第二基板。与现有技术相比，本发明提供的该纳米线薄膜具有大面积规则排列的纳米线，便于后续的使用。该纳米线薄膜的制造方法操作简单，能够对生长于基板上的纳米线阵列直接进行加工，无须将纳米线阵列由生长基板上取下，从而不但避免了纳米线阵列在由生长基板上取下的过程中受到损伤，而且可以实现纳米线薄膜的规模化生产。
图1是本发明实施例所提供的该纳米线薄膜的结构示意图。图2是图1所示的该纳米线薄膜的制造流程示意图。
图3是图1所示的该纳米线薄膜中纳米线的电镜照片。主要元件符号说明纳米线薄膜100第一基板10第一表面11纳米线阵列12纳米线层20热塑性高分子膜层30第二基板40第二表面4具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。请参见图1，本发明实施例所提供的纳米线薄膜100，其包括第一基板10以及依次层叠于该第一基板10上的纳米线层20、热塑性高分子膜层30以及第二基板40。该纳米线层20由多个平行排列的纳米线组成，并且该纳米线的延伸方向平行于该第一基板10。在本实施例中，该纳米线层20为碳纳米线层，可以理解的，该纳米线层20 还可以是其它材料的纳米线层，例如硅纳米线层、氧化锌纳米线层等，并且该多个纳米线也可以不相互平行。如图2所示，本发明还提供了上述纳米线薄膜100的制造方法，其包括如下步骤。(1)提供一第一基板10，该第一基板10具有第一表面11，该第一表面11上垂直生长有纳米线阵列12。在本实施例中，该第一基板10为硅基板，该纳米线阵列12为直接生长在该硅基板上的碳纳米线阵列，优选的，该碳纳米线阵列为超顺排列的碳纳米线阵列。可以理解的，该第一基板10还可以是其它的刚性基板或者可挠性基板，该纳米线阵列12可以是通过移植等方法由其它适合于纳米线生长的基板上移植到该第一基板10上的。可以理解的，该纳米线阵列12可以是由其它材料所形成的纳米线阵列，例如硅纳米线阵列、氧化锌纳米阵列等。(2)提供一第二基板40，该第二基板具有第二表面41，采用旋转涂布的方式在该第二表面41上涂覆一层溶解有热塑性高分子材料的溶液。该第二基板40可以是刚性基板或者可挠性基板，在本实施例中该第二基板40是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板，而该热塑性高分子材料是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。需要注意的是，在选择该热塑性高分子材料的溶剂时需要考虑该第二基板40的材料，以使使用的溶剂适合于该第二基板40。在本实施例中，该第二基板40为亲水性的PET 基板，故选择极性较低的甲苯作为PMMA的溶剂。在该第二基板40上进行旋转涂布时，该PMMA溶液的浓度与旋转涂布的速度设定则依据实际所需进行调整控制，只要使得最后涂覆于该第二基板40上的可塑性高分子膜层30的厚度满足使用需要即可。
(3)加热该第二基板40以蒸发该PMMA溶液的溶剂以使PMMA析出成膜，进一步加热以软化该PMMA膜。优选的，在对该第二基板40加热时采用两段式加热，首先以较低的温度对该第二基板40进行加热使该PMMA溶液中的溶剂完全挥发，此时PMMA全部析出成膜并贴覆在该第二基板40的第二表面41上，然后升温至该PMMA玻璃化转变温度或以上以软化该PMMA膜。 这样可以避免由于溶剂蒸发过快而使得生成的PMMA膜的均勻度受到影响。(4)将该第二基板40盖向该第一基板10，并使得该第二基板40上被软化后的 PMMA膜与生长于该第一基板10上的纳米线阵列12相互贴合。(5)滚轮压合该相互贴合的第一基板10与第二基板40。在滚轮压合过程中，滚轮会提供一侧向压力来推倒垂直生长于该第一基板10上的纳米线阵列12，并且同时在压合过程中藉由该软化后的PMMA膜所产生的黏滞力来带动该纳米线阵列12发生侧向倾倒，最后可以获得大面积规则排列的纳米线薄膜100，图3为依照上述方法所制备出来的纳米线薄膜的微观照片，图中黑色背景为纳米线薄膜的基板，白色条状物为平行于该基板排列的纳米线群。可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化等用于本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种纳米线薄膜，其特征在于，该纳米线薄膜包括第一基板以及依次层叠于该第一基板上的纳米线层、热塑性高分子膜层及第二基板，其中该纳米线层由多个纳米线组成，该纳米线的延伸方向平行于该第一基板。
2.如权利要求1所述的纳米线薄膜，其特征在于该纳米线层由多个平行排列的纳米线组成。
3.如权利要求1所述的纳米线薄膜，其特征在于该纳米线层由多个平行排列的碳纳米线组成。
4.一种纳米线薄膜的制造方法，其特征在于包括如下步骤提供一第一基板，该第一基板具有第一表面，该第一表面上垂直生长有纳米线阵列；提供一第二基板，该第二基板具有第二表面，在该第二表面上涂覆一层溶解有热塑性高分子材料的溶液；加热该第二基板以蒸发该溶液的溶剂以使该热塑性高分子材料析出成膜，进一步加热以软化该热塑性高分子膜；将该第二基板与该第一基板相互盖合以使该第二基板上被软化后的该热塑性高分子膜与生长于该第一基板上的纳米线阵列相互贴合；滚轮压合该相互盖合的第一基板与第二基板。
5.如权利要求4所述的纳米线薄膜的制造方法，其特征在于该加热第二基板的步骤进一步分为两个步骤，首先以较低的温度加热该第二基板以蒸发溶剂，然后再升温至该热塑性高分子材料的玻璃化转变温度或以上以使该析出的热塑性高分子膜软化。
6.如权利要求4所述的纳米线薄膜的制造方法，其特征在于该纳米线阵列是超顺排列的纳米线阵列。
7.如权利要求4所述的纳米线薄膜的制造方法，其特征在于该纳米线阵列是超顺排列的碳纳米线阵列。
8.如权利要求4所述的纳米线薄膜的制造方法，其特征在于该第二基板是可挠性透明基板。
9.如权利要求4所述的纳米线薄膜的制造方法，其特征在于该热塑性高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
10.如权利要求4所述的纳米线薄膜的制造方法，其特征在于该溶解有热塑性高分子材料的溶液是采用旋转涂布的方式涂覆在该第二基板的第二表面上。
全文摘要
一种纳米线薄膜，其中，该纳米线薄膜包括第一基板以及依次层迭于该第一基板上的纳米线层、热塑性高分子膜层及第二基板，其中该纳米线层由多个纳米线组成，该纳米线的延伸方向平行于该第一基板。与现有技术相比，本发明所提供的纳米线薄膜具有大面积规则排列的纳米线，适合规模化生产。本发明还涉及该纳米线薄膜的制造方法。
文档编号B82B3/00GK102294852SQ20101020808
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者许嘉麟 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司