高效率制备大面积单层致密纳米颗粒薄膜自组装装置的制作方法

本发明涉及纳米材料制作设备领域，特别是一种结构简单、方便纳米材料组装、提高效率的高效率制备大面积单层致密纳米颗粒薄膜自组装装置。

背景技术：

开发基于sa成膜技术的大面积纳米颗粒单层薄膜的制备方法，对光学、电学、化工、生物等领域具有重要意义。纳米颗粒颗粒具有单分散性，利用其球形形貌、粒径的均一性，可用于构筑光子带隙材料，适用于化学传感、柔性显示、生物编码等领域；其次，大面积有序纳米颗粒可作为模板剂使用，用于构筑具有规整结构、大比表面积的多孔体相材料，适用于高灵敏度、高催化性能传感及催化材料的研制；此外，经各种修饰后的纳米颗粒模板，可用于特定物质如核酸、蛋白质等生物大分子的固定及高通量、高特异性的多功能生物化学分析和检测。最近，科学家开发出一种纳米球刻蚀技术(nanospherelithography，nsl)的方法用于制备纳米结构，而采用nsl技术制备2d纳米阵列的关键，就是必须用自组装的办法形成周期遮挡层来实现周期的微纳级图形转移。该方法是使用尺寸分布窄的纳米胶体球，如聚苯乙烯纳米颗粒等，利用其排列高度整齐的自组装效应制成薄膜，所需仪器设备低廉，且工艺容易操作，只需变化不同纳米颗粒球的粒径，便可在各种基板上得到不同纳米尺寸的大面积周期阵列结构。

综上所述，自组装技术目前被公认为是一种价廉高效的纳米材料制备的关键技术，在全球各实验室得到了广泛应用和研究。然而，己经报道的自组装技术所制得的单层薄膜，往往具有成形质量差、成形时间长、成形面积小等问题，往往仅可以用于实验研究，无法满足大规模生产的需要。综上所述，目前尚缺乏令人满意的、成形质量高、成形时间长、成形面积大以及可大规模生产的自组装制膜技术，因此，本领域迫切需要方便纳米材料组装、提高效率适应大面积致密纳米球薄膜组装的装置。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种结构简单、方便纳米材料组装、提高效率的高效率制备大面积单层致密纳米颗粒薄膜自组装装置。

本发明解决上述问题所采取的方案是：高效率制备大面积单层致密纳米颗粒薄膜自组装装置，包括升降装置、盛液皿以及自动注射装置；

所述的自动注射装置用于将纳米颗粒溶剂注入所述的盛液皿中；

所述的升降装置携带载体板进入和退出盛液皿，完成纳米颗粒的组装；

所述的自动注射装置的注射角为α，满足0°≤α≤90°。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的升降装置包括第一底座，在该第一底座上安装有升降气缸，该升降气缸的伸缩杆竖直向上且连接有横杆；所述的横杆的一端水平延伸至盛液皿的上方，在该横杆的下表面设置有多个燕尾槽，所述的载体板的上端设置有与该燕尾槽配合的燕尾部。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的横杆的另一端向远离盛液皿的方向水平延伸且连接有配重块。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的自动注射装置包括第二底座，在该第二底座上设置有进料斗，该进料斗的底部设置有延伸至盛液皿的纳米颗粒溶剂注入管，该纳米颗粒溶剂注入管内置有螺杆自动进料。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的纳米颗粒溶剂注入管的末端贴近盛液皿的液面。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的注射角α，满足10°≤α≤80°。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的注射角α，满足20°≤α≤70°。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的注射角α，α＝30°。

本发明的有益效果体现在：本发明的高效率制备大面积单层致密纳米颗粒薄膜自组装装置，通过盛液皿、载体板以及自动注射装置等的配合，自动注射装置向盛液皿注入纳米颗粒溶剂，纳米颗粒溶剂进入盛液皿，在液体表面张力作用下浮于液体表面，载体板从液体中上升，带动纳米颗粒附着到载体板表面完成组装，具有结构简单、方便纳米材料组装、提高效率的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的高效率制备大面积单层致密纳米颗粒薄膜自组装装置的一种结构示意图；

附图中，1-盛液皿，2-第一底座，3-升降气缸，4-伸缩杆，5-横杆，6-燕尾槽，7-载体板，8-燕尾部，9-配重块，10-第二底座，11-进料斗，12-纳米颗粒溶剂注入管，13-纳米颗粒。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1：

如图1所示，本发明的高效率制备大面积单层致密纳米颗粒薄膜自组装装置，包括升降装置、盛液皿1以及自动注射装置；

所述的自动注射装置用于将纳米颗粒溶剂注入所述的盛液皿1中；

所述的升降装置携带载体板7进入和退出盛液皿1，完成纳米颗粒13的组装；

所述的自动注射装置的注射角为α，满足0°≤α≤90°。

本发明的高效率制备大面积单层致密纳米颗粒薄膜自组装装置，通过盛液皿1、载体板7以及自动注射装置等的配合，自动注射装置向盛液皿注入纳米颗粒溶剂，纳米颗粒溶剂进入盛液皿1，在液体表面张力作用下浮于液体表面，载体板7从液体中上升，带动纳米颗粒13附着到载体板7表面完成组装，具有结构简单、方便纳米材料组装、提高效率的特点。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，所述的升降装置包括第一底座2，在该第一底座2上安装有升降气缸3，该升降气缸3的伸缩杆4竖直向上且连接有横杆5；所述的横杆5的一端水平延伸至盛液皿1的上方，在该横杆5的下表面设置有多个燕尾槽6，所述的载体板7的上端设置有与该燕尾槽6配合的燕尾部8。使用时，升降气缸3动作，带动伸缩杆4上升，将多个载体板7的燕尾部8分别卡入一个燕尾槽6中，然后伸缩杆4下降，让载体板7浸入盛液皿1的液体中，自动注射装置注入纳米颗粒溶剂，纳米颗粒13在液体表面张力的作用下浮于表面，当伸缩杆4再次上升的时候，纳米颗粒13附着在载体板7上实现组装，大大提高了组装效率。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，所述的横杆5的另一端向远离盛液皿1的方向水平延伸且连接有配重块9。设置配重块9后，提高了稳定性，提高了产品质量。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，所述的自动注射装置包括第二底座10，在该第二底座10上设置有进料斗11，该进料斗11的底部设置有延伸至盛液皿1的纳米颗粒溶剂注入管12，该纳米颗粒溶剂注入管12内置有螺杆自动进料。所述的螺杆配合有动力装置，并配合有相应的控制器，控制器控制动力装置的转动速度和时间，从而控制螺杆的转动速度和时间，从而控制螺杆带动纳米颗粒溶剂注入的量。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，所述的纳米颗粒溶剂注入管12的末端贴近盛液皿1的液面。这样设计以后，可以减少对液面的扰动，避免了表面张力效果遭到破坏。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，所述的注射角α，满足10°≤α≤80°。作为优选的，所述的注射角α，可以选择0°、10°、20°、30°、70°、80°以及90°。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。