]劑量為3\10_4?5父10_11111/(^2,且所述成膜液中成膜微粒的固含量為0.1%?10% ;
[0075]注射器針尖距液面高度為-2?3mm。
[0076]在另一優選例中,所述注射角為O?60°。
[0077]在另一優選例中,所述流速為0.05?5.0ml/ho
[0078]在另一優選例中,所述流速指單位時間內成膜液從所述針頭輸出的體積、劑量指所述支撐液液面的單位面積上所需成膜液的體積。
[0079]在另一優選例中,所述表面活性劑包括:十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、月旨肪酸甘油酯、硬脂酸、氨基酸、卵磷脂,或其組合。
[0080]在另一優選例中,所述表面活性劑溶液的用量為3.3X 10_12?2.0X 10 _4mol/Cm2,以所述薄膜的總面積計。
[0081]在另一優選例中,所述盛液單元中液面的面積為Icm2?100m2。
[0082]在另一優選例中,所述表面活性劑溶液包括水、乙醇、丙酮,較佳地,為去離子水。
[0083]在另一優選例中,提供一種制備納米微球單層薄膜的裝置,該裝置包括:
[0084]盛液器皿、至少一個注射泵和至少一個與所述注射泵配套使用的注射器;
[0085]所述注射泵用于推動所述注射器將注射器中的液體注入所述盛液器皿中;
[0086]所述注射器的注射角為O?90°。
[0087]在另一優選例中,所述注射角為O?30°。
[0088]在另一優選例中,所述注射器的針頭分為相連接的第一端部和第二端部,且所述第一端部和第二端部之間的最小夾角為90?180°。
[0089]在另一優選例中,提供一種納米微球單層薄膜的自組裝制備方法,該方法包括以下步驟:
[0090](a)提供自組裝制備納米微球單層薄膜的裝置,該裝置包括:盛液器皿、至少一個注射泵和至少一個與所述注射泵配套使用的注射器,所述注射器的注射角為O?90° ;[0091 ] (b)將納米微球溶液裝入所述注射器中,將表面活性劑溶液裝入所述盛液器皿中,其中,所述納米微球溶液的比重小于所述表面活性劑溶液的比重;和
[0092](c)運行所述裝置,將所述納米微球溶液注入所述盛液器皿中的表面活性劑溶液,生成所述納米微球單層薄膜。
[0093]在另一優選例中,所述自組裝制備方法還包括以下步驟:
[0094](d)將在所述表面活性劑液體表面生成的所述納米微球單層薄膜鋪設到基片的至少一個主表面上。
[0095]在另一優選例中,所述裝置的運行包括選自下組的一個或多個特征:
[0096]注射角為O?30° ;
[0097]流速為0.05 ?3.0ml/h ;
[0098]劑量為3 X 1(Γ4?5X10 _1ml/cm2;
[0099]針尖距液面高度為-2?3mm。
[0100]在另一優選例中,所述表面活性劑包括:十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、月旨肪酸甘油酯、硬脂酸、氨基酸、卵磷脂,或其組合。
[0101]在另一優選例中,所述納米微球溶液包括納米微球和鋪展劑。
[0102]在另一優選例中,所述納米微球選自:聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲醋微球、Si02m米球、T1 2納米球,或其組合。
[0103]在另一優選例中,所述納米微球單層薄膜的面積為Imm2?90m2。
[0104]應理解,在本發明范圍內中,本發明的上述各技術特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合,從而構成新的或優選的技術方案。限于篇幅,在此不再一一累述。
【附圖說明】
[0105]圖1示出了本發明實施例1中薄膜自組裝制備裝置的示意圖;
[0106]圖2示出了本發明實施例1中薄膜自組裝制備裝置的具體操作示意圖;
[0107]圖3示出了本發明實施例1中薄膜自組裝制備裝置生成聚苯乙烯納米微球單層薄膜的過程示意圖;
[0108]圖4示出了本發明實施例中所用制備裝置的注射器針頭的示意圖;
[0109]圖5中的5-1示出了本發明實施例1所制備的聚苯乙烯納米微球單層薄膜鋪設在硅片表面后的照片;5-2示出了本發明實施例1所述制備的聚苯乙烯納米微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0110]圖6示出了本發明實施例1中鋪設聚苯乙烯納米微球單層薄膜到硅片表面的方法的流程示意圖;
[0111]圖7示出了本發明實施例2中S12納米微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0112]圖8示出了本發明實施例3中聚苯乙烯納米微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0113]圖9和圖10示出了本發明實施例4中氧化石墨烯薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0114]圖11示出了本發明實施例5中在柔性PDMS襯底上的制備的聚苯乙烯納米微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0115]圖12示出了本發明實施例6中一次制備多個單層薄膜的薄膜自組裝制備裝置的示意圖;
[0116]圖13是一種用于傳輸自組裝薄膜的機械傳動裝置的系統示意圖,該傳輸裝置整體置于自組裝成膜裝置的液面下方;
[0117]圖14示出了本發明實施例7中S12納米微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0118]圖15示出了本發明實施例8中聚苯乙烯納米微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0119]圖16示出了本發明實施例9中聚苯乙烯納米微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0120]圖17示出了本發明對比例I中聚苯乙烯微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0121]圖18示出了本發明對比例2中聚苯乙烯微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0122]圖19示出了本發明對比例3中聚苯乙烯微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0123]圖20示出了本發明對比例4中聚苯乙烯微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片;
[0124]圖21示出了本發明對比例5中聚苯乙烯微球單層薄膜的掃描電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0125]本發明人經過廣泛而深入的研宄,通過大量試驗,首次發現,可以通過注射單元,如注射泵推動注射器或輸液器在重力作用下將成膜微粒組成的成膜液注射到支撐液中,在支撐液的溶液表面大面積自組裝生長有序的單層或多層薄膜,該方法的制備工藝簡單,成本低廉,可制備大面積的二維有序的單層或多層薄膜,克服了現有技術薄膜成形質量差、成形時間長、成形面積小且無法大規模生產的缺點。在此基礎上完成了本發明。
[0126]制備薄膜的裝置
[0127]本發明制備薄膜的裝置,包括盛液單元和注射單元;注射單元用于將該注射單元中的成膜液注射到盛液單元的支撐液中;其中,注射單元的注射角為O?90°。
[0128]例如,在本發明的一優選例中,如圖2和圖3所示,盛液單元為器皿,注射單元包括至少一個注射泵I和至少一個與所述注射泵配套使用的注射器2,注射器2包括針筒和針頭,注射器2的注射角為O?90°。在使用時,注射泵I推動注射器2,將注射器2中的液體以一定的流速注射到器皿3中,其中,注射角為注射器中的液體從所述注射器的針尖射出時與所述器皿中與液面平行的底面的最小夾角,即注射角可調。
[0129]在本發明中,所述注射泵是指能夠以一定速度推動注射器出射液體的裝置。一種優選的注射泵的規格為:通道數量I?4、適用注射器類型10 μ I?60ml、每微步距離0.1561Jm(l/16步)、每微步注射量0.13 μ I (60ml注射器)、最大線速度65mm/min、最小線速度5 μπι/min、流量范圍249.95IJL/hr?54.16ml/min (60ml注射器)。一種優選的注射器是指有刻度的Iml容積普通規格針管設備。
[0130]所述盛液器皿和盛液單元在本發明中均是指用于盛放支撐液的器皿,表示同一物體,主要是指各類普通試驗容器及用具,用于完成自組裝過程的器皿按照鋪設薄膜面積需要選擇相應面積大小的器皿:玻璃或者有機材料皆可、圓形或者方形皆可,沒有特定的限制,優選地,容器的內壁高度大于2cm。
[0131]在本發明中,優選地,制備薄膜的裝置可在無塵無震恒溫的環境下搭建,利用注射泵來控制裝有納米微球溶液的注射器,利用相應器皿裝載表面活性劑溶液形成平整的液面,然后將注射器針頭與液面接觸連接,從而能實施平穩的液體注射,所述表面活性劑也可在成膜液中加入;優選地,所述裝置可以使用多臺注射泵來完成多管注射器的注射,有效提高成膜效率。
[0132]在本發明中,注射器的針頭可被分為第一端部a和第二端部b (如圖4所示),主要是為了調節注射角,將針頭彎折,從而方便以有利于薄膜鋪設的注射角出射液體。針尖與盛液單元中液體的距離可正可負,正值表示針尖位于液面上方,負值表示針尖位于液面下方(即插入液面)。
[0133]自組裝
[0134]本發明中的自組裝指在成膜液中的成膜微粒在支撐液的表面自發生成二維有序的薄膜。例如,在表面活性劑溶液的表面自發生成二維有序的納米微球薄膜(也可以是其他成膜微粒的薄膜)。其中,成膜微粒可以是納米級別的微粒,也可以是微米級別的微粒,優選地,成膜微粒的直徑平均為Inm?100 μπι。本申請所述的微球、納米管等均屬于此處的微粒,即此處的微粒只是尺寸上的意義,對形貌沒有限制。
[0135]成膜液
[0136]本發明所述的成膜液是指將成膜微粒原液(即成膜微粒在溶劑中的單性分散液,優選溶劑為水,較佳地為去離子水)與鋪展劑按照一定比例混合,然后經過超聲振蕩等方式,使成膜微粒充分分散后所得溶液。
[0137]例如,在本發明的一優選實施例中,納米微球溶液是按照聚苯乙烯(PS)原液:無水乙醇=1:1.2的體積比來配置,其中使用是商業購置的PS原液(含量:100(% )、固含量