一种用于高通量材料制备的光定向电泳沉积方法与流程

本发明涉及材料高通量制备领域，尤其涉及一种用于高通量材料制备的光定向电泳沉积方法。

背景技术：

材料的高通量制备是材料基因组工程中重要一环，对该领域的发展有着非常重要的作用。材料高通量制备的根本特点就是在某一材料制备工艺中，实现不同配方组分的同步制备。目前材料的高通量制备的技术受限于制备技术本身，通常只能用于同种类型材料的制备，无法在复合物的高通量制备中发挥作用。

电泳沉积是一种重要的材料制备技术，能够实现不同类型材料如金属、无机非金属和聚合物的制备，具有工艺简单、适用性强、成本低廉等优势。但是电泳沉积由于是将材料沉积至电极面上，而传统的电泳沉积的电泳槽中沉积电极面上的电场强度是相同的，因此无法实现不同配方组分的调控，也就无法实现材料的高通量制备。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于高通量材料制备的光定向电泳沉积方法，改变传统电泳沉积电极面上电场强度的均匀性，通过光电效应实现光定向电泳沉积，可用于多种不同性质和形态材料的高通量制备。

本发明采用的技术方案是：

一种用于高通量材料制备的光定向电泳沉积方法，其包括以下步骤：

（1）、将颗粒度为20nm-2μm的固体粉体加入至有机溶剂中制成悬浮液，并在悬浮液中加入0.05%-0.5%的表面活性剂获得混合悬浮液，

（2）、将该混合悬浮液充分搅拌后置于光电电泳槽中，采用光源对光电电泳槽的光电电极进行照射，光源与光电电极间装配有一个与光电电极上的光电模块相对应的光学掩模，光源经过光学掩模改变光电电极上的光学模块的感应电场进行电泳沉淀，照射时间为0.5-60分钟后制得高通量材料。

所述固体粉体为金属颗粒、无机非金属颗粒或高分子颗粒；所用有机溶剂为醇类、酮类及醇类与酮类的混合物。

所用的表面活性剂为聚乙二醇、十二烷基苯环酸钠、聚乙烯亚胺及其混合物。

所述混合悬浮液先进行磁力搅拌2-20小时，然后进行超声搅拌0.25-2小时后再倒入光电电泳槽。

所述光学掩模上不同位置的透光度不同。

所述光电电泳槽的光电电极包括两个相对放置的导电玻璃，两个导电玻璃之间的间距为0.25-1mm。

所述导电玻璃为FTO或ITO导电玻璃，在导电玻璃导电面上设有二氧化钛或氧化锌的光电涂层阵列。

所述光电涂层阵列上设有的光电模块的数量为25-1000，光电涂层阵列的间距为0.5-5mm，每个光电模块的尺寸为0.25-4mm²。

所述光学掩模置于光源与光电涂层阵列之间，光学掩模上设置与光电模块相同尺寸且一一对应的透光模块，不同透光模块的透光率为10%-95%不等。

所述光源为可见光源，所述可见光源为模拟太阳光或者单一波长的可见光，可见光源的功率为50-500W。

本发明采用以上技术方案，将固体粉体加入至有机溶剂中制成悬浮液后加入表面活性剂获得混合悬浮液，混合悬浮液充分搅拌后置于光电电泳槽中，采用光源对光电电泳槽的光电电极进行照射，光源与光电电极间装配有一个与光电电极上的光电模块相对应的光学掩模，光源经过光学掩模改变光电电极上的光学模块的感应电场进行电泳沉淀，照射0.5-60分钟制得高通量材料。本发明改变传统电泳沉积电极面上电场强度的均匀性，通过光电效应实现光定向电泳沉积，通过调节光电电极改变光学掩模与光电电极上对应的点位位置发生变动，可获得不同组分的高通量材料，适用于多种不同性质和形态材料的高通量制备。本发明方法可以实现不同形态材料， 如块体、薄膜、多孔材料等的高通量制备。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明一种用于高通量材料制备的光定向电泳沉积方法的原理示意图；

图2为本发明一种用于高通量材料制备的光定向电泳沉积方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开一种用于高通量材料制备的光定向电泳沉积方法，（1）、将颗粒度为20nm-2μm的固体粉体加入至有机溶剂中制成悬浮液，并在悬浮液中加入0.05%-0.5%的表面活性剂获得混合悬浮液，（2）、将该混合悬浮液充分搅拌后置于光电电泳槽10中，采用光源1对光电电泳槽10的光电电极11进行照射制得高通量材料，照射时间为0.5-60分钟；光源1与光电电极11间装配有一个与光电电极11上的光电模块相对应的光学掩模2，光学掩模2上不同位置的透光度不同。

所述固体粉体为金属颗粒、无机非金属颗粒或高分子颗粒。

所用有机溶剂为醇类、酮类及醇类与酮类的混合物。

所用的表面活性剂为聚乙二醇、十二烷基苯环酸钠、聚乙烯亚胺及其混合物。

所述混合悬浮液先进行磁力搅拌2-20小时，然后进行超声搅拌0.25-2小时后再倒入光电电泳槽10。

所述光电电泳槽10的光电电极11包括两个相对放置的导电玻璃，两个导电玻璃之间的间距为0.25-1mm。

所述导电玻璃为FTO或ITO导电玻璃，在导电玻璃导电面上设有二氧化钛或氧化锌的光电涂层阵列。

所述光电涂层阵列上设有的光电模块的数量为25-1000，光电涂层阵列的间距为0.5-5mm，每个光电模块的尺寸为0.25-4mm²。

所述光学掩模2置于光源1与光电涂层阵列之间，光学掩模2上设置与光电模块相同尺寸且一一对应的透光模块，不同透光模块的透光率为10%-95%不等。

所述光源1为可见光源1，所述可见光源1为模拟太阳光或者单一波长的可见光，可见光源1的功率为50-500W。

实施例

将颗粒度为200nm的氧化铝粉体加入至乙醇中制成悬浮液，并在悬浮液中加入0.05%的聚乙二醇作为表面活性剂。将该混合悬浮液充分搅拌后置于光电电泳槽10中，采用可见光源1对光电电极11进行照射制得高通量材料，照射时间为20分钟。光电电极11上10×10个方形阵列，阵列上每个点位尺寸为0.5×0.5cm，光源1与光电电极11间装配有一个与光电电极11上光电模块相对应的光学掩模2，光学掩模2上不同位置上的透光度不同，透光度从1%至100%不等。

为了获取组分不同的高通量材料，本发明改变悬浮液为氧化锆体系，悬浮液配方不变。将光电电极11旋转180^o，使得光学掩模2与光电电极11上对应的点位位置发生变动， 透光度为1%的变为100%，100%的改为1%， 以此类推。按上述步骤再次进行沉积， 即可得到1% Al2O3 – 100% ZrO2， 2% Al2O3 – 99% ZrO2， 3% Al2O3 – 98% ZrO2， ……， 99% Al2O3 – 2% ZrO2， 100% Al2O3 – 1% ZrO2的100个组分不同的高通量材料。

本发明采用以上技术方案，改变传统电泳沉积电极面上电场强度的均匀性，通过光电效应实现光定向电泳沉积，可用于多种不同性质和形态材料的高通量制备。本发明方法可以实现不同形态材料， 如块体、薄膜、多孔材料等的高通量制备。