纳米超声发生装置及其制作方法和离子导入装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种纳米超声发生装置，其包括：第一导电层；第二导电层；第一高分子绝缘层，其位于所述第二导电层的第一侧表面上；以及压电纳米线阵列，其位于第一导电层的第一侧表面和第一高分子绝缘层的第二侧表面之间，且垂直生长在所述第一导电层的第一侧表面或者所述第一高分子绝缘层的第二侧表面上；所述第一导电层与所述第二导电层连接外加交流电压，使压电纳米线阵列振动而能够产生超声波。另外，本发明还提供一种制作纳米超声发生装置的方法以及与纳米超声发生装置具有相同工作原理的离子导入装置。本发明的纳米超声发生装置体积小，可以根据需要制作成所需尺寸的大小，便于携带和操作。
【专利说明】纳米超声发生装置及其制作方法和离子导入装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米技术，尤其涉及纳米超声发生装置及其制作方法和离子导入装置。
【背景技术】
[0002]超声波是频率高于20KHZ赫兹的声波，方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，因此广泛应用于医学、军事、工业、农业等很多领域，例如可以用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。
[0003]现有技术中，作为产生超声波的装置的超声波发生器，其通常包括信号发生器和超声波换能器。其中，信号发生器产生一个与超声波换能器的频率匹配的特定频率的高频信号，该信号可以是正弦信号，也可以是脉冲信号。超声波换能器将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去。其中超声波换能器通常采用压电材料制作，主要是利用压电材料的逆压电效应，即具有正压电效应的材料在受到外加电场作用时，会有应力和应变产生，其应变与外电场的大小成正比。
[0004]然而，现有的超声波产生装置尺寸比较大，这会限制其应用的领域和范围。
[0005]近年来，纳米技术自提出以来已被广泛应用到材料、机械、电子、生物、医药等诸多领域。纳米技术也称毫微技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。本发明就是试图将纳米技术来应用于超声波产生装置。
【发明内容】
[0006]本发明的发明目的是提供一种纳米超声发生装置及其制作方法和离子导入装置。
[0007]根据本发明的第一方面，提供一种纳米超声发生装置，其包括:第一导电层；第二导电层；第一高分子绝缘层，其位于所述第二导电层的第一侧表面上；以及压电纳米线阵列，其位于第一导电层的第一侧表面和第一高分子绝缘层的第二侧表面之间，且垂直生长在所述第一导电层的第一侧表面上；所述第一导电层与所述第二导电层连接外加交流电压，使压电纳米线阵列振动而能够产生超声波。
[0008]根据本发明的第二方面，提供一种制作根据本发明的第一方面的纳米超声发生装置的方法，其包括如下步骤:在第一导电层上镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列；在所述压电纳米线阵列上涂覆第一高分子绝缘层；在所述第一高分子绝缘层上镀第二导电层；所述第一导电层与所述第二导电层连接外部交流电源，使压电纳米线阵列振动而发出超声波。
[0009]根据本发明的第三方面，提供一种制作根据本发明的第一方面的纳米超声发生装置的方法，其包括如下步骤:在第一导电层上镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列；在第二导电层上镀第一高分子绝缘层；将镀在第二导电层上的第一高分子绝缘层粘接在所述压电纳米线阵列上；所述第一导电层与所述第二导电层连接外部交流电源，使压电纳米线阵列振动而发出超声波。[0010]根据本发明的第四方面，提供一种纳米超声发生装置，其包括:第一导电层；第二导电层；第一高分子绝缘层，其位于所述第二导电层的第一侧表面上；以及压电纳米线阵列，其位于第一导电层的第一侧表面和第一高分子绝缘层的第二侧表面之间，且垂直生长在所述第一高分子绝缘层的第二侧表面上；其中，所述第一导电层与所述第二导电层连接外加交流电压，使压电纳米线阵列振动而能够产生超声波。
[0011]根据本发明的第五方面，提供一种制作根据本发明的第四方面的纳米超声发生装置的方法，其包括如下步骤:在第二导电层上镀第一高分子绝缘层；在第一高分子绝缘层上镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列；在所述压电纳米线阵列上镀第一导电层；所述第一导电层与所述第二导电层能够连接外接交流电源，使压电纳米线阵列振动而发出超声波。
[0012]根据本发明的第六方面，提供一种离子导入装置，其包括:第一导电层；第一高分子绝缘层，其第一侧表面朝着第一导电层而镀在第一导电层上；以及压电纳米线阵列，其垂直生长在所述第一高分子绝缘层的第二侧表面上；其中，当压电纳米线阵列接触涂敷有欲导入的离子的人体皮肤时，在所述第一导电层与人体皮肤之间外加交流电压，使压电纳米线阵列振动而产生超声波，从而将欲导入的离子导入人体皮肤。
[0013]本发明的纳米超声发生装置体积小，可以根据需要制作成所需尺寸的大小，便于携带和操作，由此可以使其应用领域更为广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1示出了根据本发明的第一实施方式的纳米超声发生装置的结构示意图；
[0015]图2示出了根据本发明的第一实施方式的另一种实现方式的纳米超声发生装置的的结构示意图；
[0016]图3示出了本发明的第一实施方式的纳米超声发生装置制造方法的流程图；
[0017]图4示出了根据本发明的第二实施方式的纳米超声发生装置的结构示意图；
[0018]图5示出了根据本发明的第二实施方式的另一种实现方式的纳米超声发生装置的的结构示意图；
[0019]图6示出了本发明的第二实施方式的纳米超声发生装置制造方法的流程图；
[0020]图7示出了本发明的第一实施方式的纳米超声发生装置的一个例子的结构示意图；
[0021]图8示出了本发明的离子导入装置的结构示意图；
[0022]图9示出了本发明的离子导入装置的另一种实现方式的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为充分了解本发明的发明目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
[0024]本发明是利用压电晶体例如氧化锌的逆压电特性而研制的。所述压电效应，是指某些特殊的材料中机械能与电能相互转化的现象。根据转化方向的不同，压电效应可以分为正压电效应和逆压电效应两种。某些压电晶体在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在压电晶体的极化方向上施加电场，这些压电晶体也会发生变形，电场去掉后，压电晶体的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
[0025]当将振荡器产生的超声频电压加到压电晶体而形成的薄片(即压电晶片)上时，压电晶片在电场作用下产生纵运动。压电晶片振荡时，仿佛一个小活塞，其振幅很小，约I一IOum,但这种振动的加速度很大，约10?103g，这样就可以把电磁振荡能量转化为机械振动能量，若这种能量沿一定方向传播出去，就形成超声波。当在压电晶片的两电极施加脉冲信号时，压电晶片就会发生共振，并带动谐振子振动，并推动周围介质振动，从而产生超声波。
[0026]根据上述原理研制的本发明的纳米超声发生装置包括:第一导电层、第二导电层、第一高分子绝缘层、以及压电纳米线阵列。其中，所述第一高分子绝缘层位于所述第一导电层上，所述压电纳米线阵列位于所述第一高分子绝缘层和所述第二导电层之间且垂直生长在所述第一导电层上；所述第二导电层位于所述第一高分子绝缘层上。其中，所述第一导电层与所述第二导电层连接外加交流电压，使压电纳米线阵列振动而能够产生超声波。另外，所述第一导电层可以具有一定的硬度，从而同时起到基底的作用。还有，所述交流电压的功率可以为5-100W，频率可以为ΙΚΗζ-ΙΟΜΚΗζ。
[0027]优选地，本发明的上述纳米超声发生装置还包括多个支撑部，所述多个支撑部设置在所述第一导电层上的生长压电纳米线阵列的一侧表面上且彼此之间具有一定间隔，所述支撑部的高度高于压电纳米线阵列中的纳米线的高度，以使压电纳米线可以在足够大的空间充分振动。
[0028]优选地，本发明的上述纳米超声发生装置还包括第二高分子绝缘层，该第二高分子绝缘层填充在所述第一导电层上生长的压电纳米线阵列中的压电纳米线之间，，以提高压电纳米线阵列与其生长所依附的所述第一导电层或所述第一高分子绝缘层的接触强度。
[0029]另外，可选地，本发明的上述纳米超声发生装置还包括基底，所述第一导电层位于该基底上。所述基底可以选择硅基底、氮化镓基底、导电金属板基底、导电陶瓷基底或镀有金属电极的高分子聚合物材料基底中一种，所述基底可以是硬质的，也可以是柔性材料制成的。
[0030]所述第一和第二高分子绝缘层可以由选择聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷、和P型高分子材料中的一种来制作。
[0031]所述第一和第二导电层可以由选自铟锡金属氧化物、石墨烯、以及银纳米线膜涂层中的一种制作，或者由选自金、银、钼、铝、镍、铜、钛、烙、硒、及其合金中的一种来制作。
[0032]所述压电纳米线阵列可以由氧化锌、氮化镓(GaN)或者其它具有类似性质的材料制作。
[0033]图1和图2示出了根据本发明的第一实施方式的纳米超声发生装置的结构示意图，其中压电纳米线阵列生长在第一导电层上。
[0034]图1示出了根据本发明的第一实施方式的纳米超声发生装置的一种实现方式的结构示意图。
[0035]如图1所示，本发明的纳米压电超声发生装置包括第一导电层1、第二导电层2、第一高分子绝缘层3、蚀刻在所述第一导电层I的第一侧表面Ia上的彼此具有一定间隔的多个支撑部4、以及位于所述第一导电层I的第一侧表面Ia和第一高分子绝缘层的第二侧表面3b之间且垂直生长在所述第一导电层I的第一侧表面Ia上的压电纳米线阵列6。其中，压电纳米线阵列6生长在所述第一导电层I的第一侧表面Ia上没有蚀刻支撑部4的区域；第一高分子绝缘层的第二侧表面3b涂敷在所述支撑部4上；所述第二导电层2镀在所述第一高分子绝缘层3的第一侧表面3a上；所述支撑部4的高度高于压电纳米线阵列6中的纳米线的高度。当在所述第一导电层I与所述第二导电层2之间施加交流电压时，可以使压电纳米线阵列6振动而产生超声波。在该实施方式中，第一导电层I具有一定硬度且能够导电，可以同时做为基底使用。所述交流电压的功率可以为5-100W，频率可以为ΙΚΗζ-ΙΟΜΚΗζο
[0036]优选地，为了使压电纳米线阵列6振动时结构保持稳定，在压电纳米线阵列6的纳米线的根部(即在第一导电层I的生长纳米线阵列6的第一侧表面Ia上)镀一层浓度稀的第二高分子绝缘层5，所述第二高分子绝缘层5填充在压电纳米线阵列6的压电纳米线之间的间隙，如图2所示，这样，可以提高压电纳米线阵列6与所述第一导电层I的接触强度。
[0037]可选地，在本发明的上述纳米超声发生装置中，还可以另外包括一基底，所述第一导电层I的第二侧表面Ib镀在所述基底上。所述基底可以采用硅、氮化镓、导电金属板、导电陶瓷、和镀有金属电极的高分子聚合物材料中一种制作。
[0038]在本发明的上述纳米超声发生装置中，所述第一导电层1、第二导电层2可以相同也可以不同，可以分别采用选自铟锡金属氧化物、石墨烯、以及银纳米线膜涂层中的一种制作，或者由选自金、银、钼、铝、镍、铜、钛、烙、硒、及其合金中的一种来制作。
[0039]所述第一高分子绝缘层3、第二高分子绝缘层5可以相同也可以不同，可以分别采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷、和P型高分子材料中的一种制作。
[0040]所述压电纳米线阵列6的纳米线可以采用氧化锌、氮化镓(GaN)、或者其它具有类似性质的材料制作。
[0041]所述支撑部4可以采用聚酰亚胺胶带(例如Capton tape)、绝缘胶带,PVP (聚乙烯吡咯烷酮)、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、或PVC (聚氯乙烯)等绝缘有机高分子材料来制作。
[0042]下面结合图3详细说明根据本发明的第一实施方式的纳米超声发生装置制造方法，具体地，如图3所示，包括如下步骤:
[0043]S110，第一导电层设置在基底上，例如，第一导电层可以直接涂覆或镀(例如射频溅镀)在预先清洁过的基底上。
[0044]S120，在所述第一导电层上镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列。例如，所述压电材料种子层可以通过射频溅射的方法镀在第一导电层上，在所述压电材料种子层上，通过湿化学方法生长压电纳米线，形成压电纳米线阵列，在完成压电纳米线阵列的生长之后，对其进行加热退火，通过加热退火热处理可以降低氧化锌纳米线本身带自由电荷的浓度，减少纳米线之间互相电荷迁移而降低发电量。这里湿化学法生长压电纳米线阵列采用公知技术可以实现，例如可以采用申请号为201110253998.2的专利申请中公开的一种水热法合成氧化锌纳米棒阵列的方法。另外，也可以采用另一种方法生长压电纳米线阵列:在第一导电层上光刻氧化锌纳米线的多个生长区域，在第一导电层和压电材料种子层上设置光阻材料层，并通过机械湿选法形成压电材料纳米线生长区域；在光阻材料形成的的多个生长区域中，采用湿化学法生长氧化锌纳米线阵列，使氧化锌纳米线只生长在暴露的种子表面；剥落所有剩余光阻材料，从而形成包括多个区域垂直生长的氧化锌纳米线阵列。其中剥落所有剩余光阻材料的步骤还包括对氧化锌纳米线加热退火。
[0045]S130，在所述压电纳米线阵列上覆盖第一高分子绝缘层。例如，所述第一高分子绝缘层可以通过旋涂的方法覆盖在所述压电纳米线阵列上。
[0046]S140，在所述第一高分子绝缘层上镀第二导电层。例如，所述第二导电层可以镀在或粘接在所述第一高分子绝缘层上。
[0047]S150，将所述第一导电层与所述第二导电层连接外接交流电源，使压电纳米线阵列振动而发出超声波。其中所述交流电源的功率可以为5-100W，频率可以为ΙΚΗζ-ΙΟΜΚΗζ。
[0048]优选地，在所述步骤SllO之后、且步骤S120之前还可以包括步骤SI 15:在所述第一导电层上蚀刻多个彼此之间具有一定间隔的支撑部，其中，所述支撑部的高度高于压电纳米线阵列中纳米线的高度；相应地，所述步骤S120为:在所述第一导电层上没有设置支撑部的区域镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列；相应地，所述步骤S130为:在所述支撑部上覆盖所述第一高分子绝缘层，例如，所述第一高分子绝缘层可以通过旋涂的方法覆盖在所述支撑部上。
[0049]优选地，在步骤S120与S130之间，还可以包括步骤S125:在所述压电纳米线阵列所位于的第一导电层侧上镀浓度稀的第二高分子绝缘层，使所述第二高分子绝缘层填充在所述压电纳米线阵列之间的间隙。
[0050]优选地,所述基底和所述第一导电层由一个导电层来实现，这时就省去一层基底，同时省去上述的步骤S110，这样可以节约材料和工序，降低成本而并不影响性能。
[0051]在上述图3所示的纳米超声发生装置制造方法中，并不一定按上面所述的顺序进行，例如，在步骤S130和S140，也可以先将第一高分子绝缘层镀在第二导电层上，然后将带有第二导电层的第一高分子绝缘层覆盖在所述压电纳米线阵列上。
[0052]图4和图5示出了根据本发明的第二实施方式的纳米超声发生装置的结构示意图，其中压电纳米线阵列生长在第一高分子绝缘层上。
[0053]图4示出了根据本发明的第二实施方式的纳米超声发生装置的另一种实现方式的结构示意图。如图4所示，本发明的纳米压电超声发生器件包括第一导电层1、第二导电层2、第一高分子绝缘层3、以及压电纳米线阵列6。其中所述第二导电层2同时起到基底的作用；所述第一高分子绝缘层3的第一侧表面3a镀在所述第二导电层2上；所述压电纳米线阵列6位于第一导电层I的第一侧表面Ia和第一高分子绝缘层3的第二侧表面3b之间，且垂直生长在所述第一高分子绝缘层3的第二侧表面3b上。所述第一导电层I与所述第二导电层2连接外加交流电压，使压电纳米线阵列6振动而能够产生超声波。其中所述交流电源的功率可以为5-100W，频率可以为ΙΚΗζ-ΙΟΜΚΗζ。
[0054]优选地，在所述第一高分子绝缘层3的第二侧表面3b上可以设置有彼此之间具有一定间隔的多个相同的支撑部4，所述支撑部4的高度高于压电纳米线阵列6中的纳米线的高度，这时，相应地，所述第一导电层I覆盖在所述支撑部4上，此结构在图4和图5中未示出。
[0055]优选地，为了使压电纳米线阵列6振动时结构保持稳定，在压电纳米线阵列6的压电纳米线的根部(即第一高分子绝缘层3的生长纳米线阵列6的第二侧表面3b上)镀一层浓度稀的第二高分子绝缘层5，所述第二高分子绝缘层5填充在压电纳米线阵列6的纳米线之间的间隙，如图5所示，这样，可以提高压电纳米线阵列6与所述第一高分子绝缘层3的接触强度。
[0056]在本发明的上述纳米超声发生器件中，还可以包括基底，所述第二导电层2镀在该基底上。所述基底6可以米用娃、氮化镓、导电金属板、导电陶瓷、和镀有金属电极的高分子聚合物材料中一种制作。
[0057]所述第一导电层1、第二导电层2可以相同也可以不同，可以分别采用选自铟锡金属氧化物、石墨烯、以及银纳米线膜涂层中的一种制作，或者由选自金、银、钼、铝、镍、铜、钛、烙、硒、及其合金中的一种来制作。。
[0058]所述第一高分子绝缘层3、第二高分子绝缘层5可以相同也可以不同，可以分别采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷、和P型高分子材料中的一种制作。
[0059]所述压电纳米线阵列6的纳米线可以采用氧化锌、氮化镓(GaN)、或者其它具有类似性质的材料制作。
[0060]所述支撑部4可以采用聚酰亚胺胶带(例如Capton tape)、绝缘胶带,PVP (聚乙烯吡咯烷酮)、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、或PVC (聚氯乙烯)等绝缘有机高分子材料来制作。
[0061]图6示出了根据本发明的第二实施方式的纳米超声发生装置制造方法，其中压电纳米线阵列生长在第一高分子绝缘层上。具体地，包括如下步骤:
[0062]S210，第二导电层镀在基底上；
[0063]S220，在所述第二导电层上镀第一高分子绝缘层；
[0064]S230，在所述第一高分子绝缘层上镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列；例如，所述压电材料种子层可以通过射频溅射的方法镀在第一高分子绝缘层上，在所述压电材料种子层上，通过湿化学方法生长压电纳米线，形成压电纳米线阵列，在完成压电纳米线阵列的生长之后，对其进行加热退火。这里湿化学法生长压电纳米线阵列采用公知技术可以实现，例如可以采用申请号为201110253998.2的专利申请中公开的一种水热法合成氧化锌纳米棒阵列的方法。
[0065]S240，在所述压电纳米线阵列上覆盖第一导电层，例如，所述第一导电层可以通过旋涂的方法覆盖在所述压电纳米线阵列上。
[0066]S250，将所述第一导电层与所述第二导电层连接外接交流电源，使压电纳米线阵列振动而发出超声波。其中所述交流电源的功率可以为5-100W，频率可以为ΙΚΗζ-ΙΟΜΚΗζ。
[0067]优选地，在步骤S220和S230之间还可以包括步骤S225:在所述第一高分子绝缘层上光刻出多个彼此之间具有一定间隔的支撑部，其中，所述支撑部的高度高于压电纳米线阵列中纳米线的高度。这时，相应地，所述步骤S230为:在所述第一高分子绝缘层上没有设置支撑部的区域镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列；相应地，所述步骤S240为:在所述支撑部上覆盖所述第一导电层，例如，所述第一导电层可以通过旋涂的方法覆盖在所述所述支撑部上。
[0068]优选地，在步骤S230和S240之间还可以包括步骤S235:在所述压电纳米线阵列所位于的第一高分子绝缘层侧上镀第二高分子绝缘层，使所述第二高分子绝缘层填充在所述压电纳米线阵列之间的间隙。[0069]优选地，所述基底和所述第二导电层可以由一个导电层来实现，这时就可以省略上述的步骤S210。
[0070]下面通过一个具体例子进一步详细描述本发明的纳米超声发生装置及其制作方法。如图7所示，其示出本发明的纳米超声发生装置一个例子，其中本发明的纳米超声发生装置中的第一导电层I和第二导电层2均采用铟锡金属氧化物(ΙΤ0)涂层制作，分别称为第一 ITO导电层I和第二 ITO导电层2。基底7采用硅基底。压电纳米线阵列6采用氧化锌形成。
[0071]所述第一 ITO导电层I射频溅镀在预先清洗过的硅基底7上，其中第一 ITO导电层I的第二侧表面Ib与硅基底7结合在一起。这里，作为第一 ITO导电层I的ITO涂层不仅作为一个导电电极，而且可以提高氧化锌种子和硅基底间的附着力。
[0072]在第一 ITO导电层I的第一侧表面Ia上光刻出多个支撑部4 (图中只是示意性示出了 3个，可以根据需要而设置相应的数量)，所述多个支撑部4由聚酰亚胺胶带(例如Capton tape)、绝缘胶带，PVP (聚乙烯吡咯烷酮)、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、或PVC(聚氯乙烯)等绝缘有机高分子材料制作而成，且等间距地分布在第一 ITO导电层I的第一侧表面Ia上。
[0073]在第一 ITO导电层I的光刻有支撑部4的第一侧表面Ia侧，在没有支撑部4的区域上通过喷砂的方法镀氧化锌种子层，在氧化锌种子层上，通过湿化学方法生长氧化锌纳米线，形成氧化锌纳米线阵列6 (即压电纳米线阵列)。另外，所述氧化锌纳米线的高度低于所述支撑部4的高度。这里，湿化学法生长氧化锌纳米线阵列采用公知技术可以实现，例如采用专利申请201110253998.2中公开了一种水热法合成氧化锌纳米棒阵列的方法。具体地，采用0.lmol/L浓度的由等摩尔的环六亚甲基四胺(HMTA)和硝酸锌六水合物(ZnNO3.6 (H2O))组成的培养液，将硅基底7和第一 ITO导电层I的生长有氧化锌种子层的面朝下，放在培养液顶部，在95°C水浴环境中生长3小时。完成氧化锌纳米线阵列6生长后，对其进行加热退火(优选145-155°C)，优选地，经超声清洗后用氮气枪吹干，置于80°C真空干燥箱中退火1.5小时。生长的氧化锌纳米线的尺寸大约是直径100-200nm、长度10 μ m左右。
[0074]在生长完氧化锌纳米线阵列6之后，在第一 ITO导电层I的生长氧化锌纳米线阵列6的第一侧表面Ia侧，即氧化锌纳米线的根部，镀一层浓度稀的聚甲基丙烯酸甲酯(以下简称PMMA)，使其填充在氧化锌纳米线根部之间的间隙，形成第二 PMMA层5 (即第二高分子绝缘层)。
[0075]接下来，通过涂敷(例如旋涂)在所述支撑部4上覆盖PMMA，形成第一 PMMA层3(即第一高分子绝缘层)，使得氧化锌纳米线阵列6位于第一 ITO导电层I的第一侧表面Ia与第一 PMMA层3的第二侧表面3b之间。
[0076]随后，在所述第一 PMMA层3的第一侧表面3a上涂覆顶层的ITO导电层，即第二ITO导电层2。
[0077]最后，采用聚甲基丙烯酸甲酯涂层进行外壳封装，由此获得本发明的氧化锌纳米超声发生装置。其中通过将第一 ITO导电层I和第二 ITO导电层2与外接交流电源连接，可以使本发明的纳米超声发生装置中的氧化锌纳米线振动而发出超声波。例如所述交流电源的功率可以为5-100W，频率可以为ΙΚΗζ-ΙΟΜΚΗζ。[0078]另外，根据上述纳米超声发生装置的相同的原理，本发明还提供一种离子导入装置，如图8所不,其包括:第一导电层I ;第一高分子绝缘层3,其第一侧表面3a朝着第一导电层I且镀在其上；以及压电纳米线阵列6，其垂直生长在所述第一高分子绝缘层3的第二侧表面3b上。当在人体中欲导入某种离子时，在人体皮肤上涂敷欲导入的离子，所述离子导入装置的压电纳米线阵列6接触涂敷有欲导入的离子的人体皮肤，当在所述第一导电层I与人体皮肤之间外加交流电压时，由于压电纳米线阵列振动而产生超声波，从而将促进欲导入的离子导入人体皮肤。在所述第一导电层I与人体皮肤之间所外加的交流电压可以为10伏以内、功率可以为5-100W，频率可以为ΙΚΗζ-ΙΟΜΚΗζ。
[0079]优选地，本发明的离子导入装置还可以包括第二高分子绝缘层5，该第二高分子绝缘层5填充在所述第一高分子绝缘层3的第二侧表面3b上生长的压电纳米线阵列6中的压电纳米线之中，以稳固所述压电纳米线阵列6中的纳米线，如图9所示。
[0080]可选地，本发明的离子导入装置还可以包括基底，其中，所述第一导电层I镀在该基底上。
[0081]在本发明的上述离子导入装置中，所述第一导电层I可以采用选自铟锡金属氧化物、石墨烯、以及银纳米线膜涂层中的一种制作，或者由选自金、银、钼、铝、镍、铜、钛、烙、硒、及其合金中的一种来制作。所述第一高分子绝缘层3、第二高分子绝缘层5可以相同也可以不同，可以分别采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷、和P型高分子材料中的一种制作。
[0082]所述压电纳米线阵列6的纳米线可以采用氧化锌、氮化镓(GaN)、或者其它具有类似性质的材料制作。
[0083]根据本发明的离子导入装置例如可以用作美容仪器，这时，离子导入装置中的压电纳米线阵列与涂敷在人脸上的面膜接触，通过压电纳米线阵列的振动而产生超声波，可以使面膜中的药物更有利于人体吸收。
[0084]尽管已经结合特定的实施例描述了本发明，但是并不是限定于此处描述的特定形式。而是，本发明的范围仅仅由后附的权利要求限制。在权利要求中，术语“包括”不排除存在其它部件或步骤。此外，尽管各个特征可以包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以被有利地组合，且在不同权利要求中包含的内容不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。此外，单个的含义不排除多个。因此，“一个”、“第一”、“第二”等的含义不排除多个。此外，权利要求中的附图标记不应被解释为对范围的限制。
[0085]以上所述仅是本发明的【具体实施方式】，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。
【权利要求】
1.一种纳米超声发生装置，其特征在于，包括: 第一导电层； 第二导电层； 第一高分子绝缘层，其位于所述第二导电层的第一侧表面上；以及压电纳米线阵列，其位于第一导电层的第一侧表面和第一高分子绝缘层的第二侧表面之间，且垂直生长在所述第一导电层的第一侧表面上； 所述第一导电层与所述第二导电层连接外加交流电压，使压电纳米线阵列振动而能够产生超声波。
2.根据权利要求1所述的纳米超声发生装置，其特征在于，还包括: 多个支撑部，其设置在所述第一导电层的第一侧表面上且彼此之间具有一定的间隔，所述支撑部的高度高于压电纳米线阵列中纳米线的高度。
3.根据权利要求2所述的纳米超声发生装置，其特征在于，还包括: 第二高分子绝缘层，其填充在所述第一导电层的第一侧表面上生长的压电纳米线阵列中的压电纳米线之间，以稳固所述压电纳米线阵列中的纳米线。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的纳米超声发生装置，其特征在于，还包括: 基底; 其中，所述第一导电层的第二侧表面位于该基底上。
5.根据权利要求1-3中任何一项所述的纳米超声发生装置，其特征在于， 所述交流电压的功率为5-100W，频率为ΙΚΗζ-ΙΟΜΚΗζ。
6.一种制作权利要求1所述的纳米超声发生装置的方法，其特征在于，包括如下步骤: 在第一导电层上镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列； 在所述压电纳米线阵列上涂覆第一高分子绝缘层； 在所述第一高分子绝缘层上镀第二导电层， 所述第一导电层与所述第二导电层连接外部交流电源，使压电纳米线阵列振动而发出超声波。
7.一种制作权利要求1所述的纳米超声发生装置的方法，其特征在于，包括如下步骤: 在第一导电层上镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列； 在第二导电层上镀第一高分子绝缘层； 将镀在第二导电层上的第一高分子绝缘层粘接在所述压电纳米线阵列上； 所述第一导电层与所述第二导电层连接外部交流电源，使压电纳米线阵列振动而发出超声波。
8.根据权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于， 在第一导电层上镀压电材料种子层之前还包括步骤:在所述第一导电层上蚀刻出多个彼此之间具有一定间隔的支撑部，其中，所述支撑部的高度高于所述压电纳米线阵列中纳米线的高度； 相应地，所述“在所述第一导电层上镀压电材料种子层，由压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列”的步骤，以及所述“在所述压电纳米线阵列上覆盖第一高分子绝缘层”的步骤具体为:在所述第一导电层上没有设置支撑部的区域镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列；所述第一高分子绝缘层覆盖于所述支撑部上。
9.根据权利要求6-8中任何一个所述的制作方法,其特征在于， 在涂覆第一高分子绝缘层之前，在所述压电纳米线阵列所位于的第一导电层侧上镀第二高分子绝缘层，使所述第二高分子绝缘层填充在所述压电纳米线阵列之间的间隙。
10.根据权利要求6-8中任何一个所述的制作方法,其特征在于， 在所述在第一导电层上镀压电材料种子层步骤之前还包括: 将第一导电层镀在基底上。
11.一种纳米超声发生装置，其特征在于，包括: 第一导电层； 第二导电层； 第一高分子绝缘层，其位于所述第二导电层的第一侧表面上；以及压电纳米线阵列，其位于第一导电层的第一侧表面和第一高分子绝缘层的第二侧表面之间，且垂直生长在所述第一高分子绝缘层的第二侧表面上； 所述第一导电层与所述第二导电层连接外加交流电压，使压电纳米线阵列振动而能够产生超声波。
12.根据权利要求11所述的纳米超声发生装置，其特征在于，还包括: 多个支撑部，其设置在所述第一高分子绝缘层的第二侧表面上且彼此之间具有一定的间隔，所述支撑部的高度高于压电纳米线阵列中纳米线的高度。
13.根据权利要求12所述的纳米超声发生装置，其特征在于，还包括: 第二高分子绝缘层，其填充在所述第一高分子绝缘层的第二侧表面上生长的压电纳米线阵列中的压电纳米线之间，以稳固所述压电纳米线阵列中的纳米线。
14.根据权利要求11-13中任何一项所述的纳米超声发生装置，其特征在于，还包括: 基底， 其中，所述第二导电层镀在该基底上。
15.根据权利要求11所述的纳米超声发生装置，其特征在于， 所述交流电压的功率为5-100W，频率为ΙΚΗζ-ΙΟΜΚΗζ。
16.一种制作权利要求11所述的纳米超声发生装置的方法，其特征在于，包括如下步骤: 在第二导电层上镀第一高分子绝缘层； 在第一高分子绝缘层上镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列； 在所述压电纳米线阵列上镀第一导电层； 所述第一导电层与所述第二导电层能够连接外接交流电源，使压电纳米线阵列振动而发出超声波。
17.根据权利要求16所述的制作方法，其特征在于， 在第一高分子绝缘层上镀压电材料种子层步骤之前还包括步骤:在所述第一高分子绝缘层上蚀刻多个彼此之间具有一定间隔的支撑部，其中，所述支撑部的高度高于压电纳米线阵列中纳米线的高度； 相应地，所述在第一高分子绝缘层上镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列的步骤，以及在所述压电纳米线阵列上镀第一导电层的步骤具体为:在所述第一高分子绝缘层上没有设置支撑部的区域镀压电材料种子层，由所述压电材料种子层生长压电纳米线，从而形成压电纳米线阵列；以及在所述支撑部上镀第一导电层。
18.根据权利要求16或17所述制作方法，其特征在于， 在镀第一导电层之前，在所述压电纳米线阵列所位于的第一高分子绝缘层侧上镀第二高分子绝缘层，使所述第二高分子绝缘层填充在所述压电纳米线阵列之间的间隙。
19.根据权利要求16或17所述的制作方法，其特征在于， 在所述在第二导电层上镀第一高分子绝缘层步骤之前还包括: 将第二导电层镀在基底上。
20.一种离子导入装置，其特征在于，包括: 第一导电层; 第一高分子绝缘层，其第一侧表面朝着第一导电层而镀在第一导电层上；以及 压电纳米线阵列，其垂直生长在所述第一高分子绝缘层的第二侧表面上； 其中，当压电纳米线阵列接触涂敷有欲导入的离子的人体皮肤时，在所述第一导电层与人体皮肤之间外加交流电压，使压电纳米线阵列振动而产生超声波，从而将欲导入的离子导入人体皮肤。
21.根据权利要求20所述的离子导入装置，其特征在于，还包括: 第二高分子绝缘层，其填充在所述第一高分子绝缘层的第二侧表面上生长的压电纳米线阵列中的压电纳米线之中，以稳固所述压电纳米线阵列中的纳米线。
22.根据权利要求20或21所述的离子导入装置，其特征在于，还包括: 基底， 其中，所述第一导电层镀在该基底上。
【文档编号】B06B1/06GK103567136SQ201210273171
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月2日 优先权日:2012年8月2日
【发明者】李泽堂, 原超, 刘红阁 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司