一种均匀平铺微纳米颗粒的装置及方法

本发明属于微纳加工，具体涉及一种均匀平铺微纳米颗粒的装置及方法。

背景技术：

1、在微纳加工制造领域，经常会涉及到将微纳米颗粒均匀平铺到基板上的操作，例如在激光冲击领域，会涉及到将微纳米颗粒通过冲击到基板里，调控表面特性。常规的旋涂法需要选择合适的旋涂溶液，在离心力作用下悬浮于液体中的微纳米颗粒随溶液分散到基板表面，但是对于表面相对粗糙的基板此方法会导致微纳米颗粒聚集；提拉法能够避免基板表面粗糙的带来的影响，且操作简单，但是在将样品提拉出溶液的瞬间难以很好控制角度，导致微纳米颗粒在流体的作用下被带离表面。

2、因此如何通过简易的装置和步骤实现微纳米颗粒在基板上的均匀分布具有重要实际意义。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种均匀平铺微纳米颗粒的装置及方法。该方法能够解决旋涂法对材料表面粗糙度的过高要求和提拉法的不足的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种均匀平铺微纳米颗粒的装置，包括容器腔室、磁控转子平台、液体加热器、支撑滤网、承接基板和冷凝分液盖；

4、所述容器腔室由相互隔离的内蒸发腔室和外收集腔室组成；液体加热器设置于内蒸发腔室内；

5、所述容器腔室置于磁控转子平台下方；

6、所述支撑滤网置于内蒸发腔室中，可沿内壁上下移动；

7、所述承接基板置于支撑滤网上；

8、所述冷凝分液盖，盖于容器腔室上，横跨内蒸发腔室和外收集腔室，用于将内蒸发腔室的蒸汽冷却后流入外收集腔室中。

9、进一步，所述微米颗粒分散于不溶的溶剂中以形成分散液。

10、进一步，所述微米颗粒的粒径范围为10nm～200μm。

11、进一步，所述内蒸发腔室的壁面由保温材料制作，用于隔离内蒸发腔室和外收集腔室的热传导。

12、进一步，所述支撑滤网的网孔直径大于1mm。

13、进一步，所述冷凝分液盖的内部轮廓为椭球面，且椭球面为疏水材质，以保证从内蒸发腔蒸发出的蒸汽接触到冷凝分液盖内壁时能够冷却凝结，同时沿着内壁滑落至外收集腔内。

14、进一步，所述支撑滤网可固定在内蒸发腔的任意高度。

15、进一步，所述微纳米颗粒平铺后的密度通过调节支撑滤网的高度进行调节。

16、进一步，所述外收集腔室底部开有排液孔。

17、第二方面，本发明提供利用第一方面所述的均匀平铺微纳米颗粒的装置进行均匀平铺纳米颗粒的方法，步骤如下：

18、(1)将微纳米颗粒放入内蒸发腔，并将支撑滤网固定于内蒸发腔的指定高度，然后将承接基板放置于支撑滤网上；

19、(2)向内蒸发腔里加入溶剂并保证液面高度超过承接基板，其中液面高度与承接基板的高度差可以通过调节支撑滤网的高度进行调节，然后盖上冷凝分液盖；

20、(3)通过磁控转子平台进行搅拌，待微纳米颗粒在溶液中均匀分散后关闭，静止装置等待微纳米颗粒均匀沉积至承接基板或内蒸发腔底部；

21、(4)打开液体加热器加热溶液，溶液蒸发至顶部并与冷凝分液盖接触后冷凝为液体，并沿冷凝分液盖边缘滑落至外收集腔，待液面逐渐降低至支撑滤网以下时，打开冷凝分液盖，并取出支撑滤网和承接基板。

22、本发明的有益效果如下：

23、本发明提供了一种均匀平铺微纳米颗粒的装置及方法。利用该装置并结合方法可以快速、方便实现微纳米颗粒在平面基板上的平铺，而且可以通过调节平板的位置调节微纳米颗粒的浓度。本发明所述的装置具有成本低廉、操作简易等优点。

技术特征：

1.一种均匀平铺微纳米颗粒的装置，其特征在于：包括容器腔室、磁控转子平台、液体加热器、支撑滤网、承接基板和冷凝分液盖；

2.根据权利要求1所述的均匀平铺微纳米颗粒的装置，其特征在于：所述微米颗粒分散于不溶的溶剂中以形成分散液。

3.根据权利要求1所述的均匀平铺微纳米颗粒的装置，其特征在于：所述微米颗粒的粒径范围为10nm～200μm。

4.根据权利要求1所述的均匀平铺微纳米颗粒的装置，其特征在于：所述内蒸发腔室的壁面由保温材料制作，用于隔离内蒸发腔室和外收集腔室的热传导。

5.根据权利要求1所述的均匀平铺微纳米颗粒的装置，其特征在于：所述支撑滤网的网孔直径大于1mm。

6.根据权利要求1所述的均匀平铺微纳米颗粒的装置，其特征在于：所述冷凝分液盖的内部轮廓为椭球面，且椭球面为疏水材质。

7.根据权利要求1所述的均匀平铺微纳米颗粒的装置，其特征在于：所述微纳米颗粒平铺后的密度通过调节支撑滤网的高度进行调节。

8.根据权利要求1所述的均匀平铺微纳米颗粒的装置，其特征在于：所述外收集腔室底部开有排液孔。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述的均匀平铺微纳米颗粒的装置进行均匀平铺纳米颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种均匀平铺微纳米颗粒的装置及方法。该装置包括容器腔室、磁控转子平台、液体加热器、支撑滤网、承接基板和冷凝分液盖；所述容器腔室由相互隔离的内蒸发腔室和外收集腔室组成；液体加热器设置于内蒸发腔室内；所述容器腔室置于磁控转子平台下方；所述支撑滤网置于内蒸发腔室中，可沿内壁上下移动；所述承接基板置于支撑滤网上；所述冷凝分液盖，盖于容器腔室上，横跨内蒸发腔室和外收集腔室，用于将内蒸发腔室的蒸汽冷却后流入外收集腔室中。利用该装置并结合方法可以快速、方便实现微纳米颗粒在平面基板上的平铺，而且可以通过调节平板的位置调节微纳米颗粒的浓度。本发明所述的装置具有成本低廉、操作简易等优点。

技术研发人员：王度,翟泉星,王自昱,雷诚,刘致远,胡邦杰
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5