一种Ti纳米管

本实用新型属于微纳加工技术领域，具体涉及一种ti纳米管。

背景技术：

纳米技术兴起于20世纪80年代末，具有极大的理论和应用价值，纳米材料被称为“21世纪最有前途的材料”，纳米材料通常是指在三维空间中至少有一维的尺度处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成具有不同于常规材料理化性质的材料。

研究表明，ti金属具有良好的生物兼容性，它在我国生物医用材料和医疗器械产业有很大发展空间，单个的ti纳米管(tnts)有较强的跨膜能力，与水溶性差、生物利用度低的生物分子、药物小分子相结合，能被用作基因转运体、靶向给药等。

现有技术中，ti纳米管的合成多采用化学气相沉积法制备，采用化学气相沉积法制备的ti纳米管长度上限在5～10μm间，否则管之间有粘连；同时，化学气相沉积法镀膜均匀度受影响的边界条件非常多，主要包括气体分布，真空度，数值温度等，得到的ti纳米管均匀性较差。

技术实现要素：

针对现有技术中化学气相沉积法制备ti纳米管的不足，本实用新型的目的在于提供一种ti纳米管。本实用新型所述ti纳米管可以有效解决现有技术中ti纳米管长度上限在5～10μm间的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的目的之一在于提供一种ti纳米管，所述ti纳米管的长度>10μm，例如11μm、15μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm、32μm、35μm、38μm、40μm、42μm、45μm、48μm、50μm、52μm、55μm、58μm、60μm、62μm、65μm、68μm、70μm、72μm、75μm、78μm、80μm、82μm、85μm、88μm、90μm、92μm、95μm、98μm或100μm等。

本实用新型所述的ti纳米管均匀性较好；同时，相比于现有技术采用化学气相沉积法制备的ti纳米管长度上限在5～10μm间的问题，本实用新型的ti纳米管长度可控(可实现长度>10μm)，在保证管状结构的情况下，远超于化学气相沉积法制备的ti纳米管长度，本实用新型所述ti纳米管具有优异的实用化前景。

图1是本实用新型提供的ti纳米管的结构示意图。

优选地，所述ti纳米管的长度≥15μm，例如16μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm、32μm、35μm、38μm、40μm、42μm、45μm、48μm、50μm、52μm、55μm、58μm、60μm、62μm、65μm、68μm、70μm、72μm、75μm、78μm、80μm、82μm、85μm、88μm、90μm、92μm、95μm、98μm或100μm等。

优选地，所述ti纳米管的长度为15～100μm，例如16μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm、32μm、35μm、38μm、40μm、42μm、45μm、48μm、50μm、52μm、55μm、58μm、60μm、62μm、65μm、68μm、70μm、72μm、75μm、78μm、80μm、82μm、85μm、88μm、90μm、92μm、95μm、98μm或100μm等。

优选地，所述ti纳米管的长度为30～100μm，例如32μm、35μm、38μm、40μm、42μm、45μm、48μm、50μm、52μm、55μm、58μm、60μm、62μm、65μm、68μm、70μm、72μm、75μm、78μm、80μm、82μm、85μm、88μm、90μm、92μm、95μm、98μm或100μm等。

优选地，所述ti纳米管的长度为50～100μm，例如52μm、55μm、58μm、60μm、62μm、65μm、68μm、70μm、72μm、75μm、78μm、80μm、82μm、85μm、88μm、90μm、92μm、95μm、98μm或100μm等。

优选地，所述ti纳米管的侧壁厚度为10nm～100nm，例如20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm或90nm等。

优选地，所述ti纳米管的内径≥50nm，例如60nm、80nm、100nm、120nm、150nm、180nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、900nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm或9μm等。

优选地，所述ti纳米管的内径为100nm～10μm，例如200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、900nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm或9μm等。

优选地，所述ti纳米管的外径≥70nm，例如80nm、100nm、120nm、150nm、180nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、900nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、9.5μm或10μm等。

优选地，所述ti纳米管的外径为120nm～10.2μm，例如150nm、180nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、900nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、9.5μm或10μm等。

本实用新型所述一种ti纳米管，示例性的制备方法包括如下步骤：

(1)碳纳米棒的预处理：

(a)将玻璃片和硅片浸泡在食人鱼溶液中，随后用去离子水清洗并用氮气吹干；

(b)将碳纳米棒分散于乙醇溶液中，超声5～15min制备成浓度为1～3mg/ml的碳纳米棒分散液；

(c)取一干净小培养皿，依次放入干净的小块玻璃垫片和硅片，使硅片叠于小玻璃垫片上；

(d)加入去离子水，使液面高于硅片上表面，随后加入正己烷，使其出现分层现象；

(e)用移液器将碳纳米棒分散液从培养皿边缘处滴入使其在正己烷和水的分层液面处铺展成单层膜；

(f)用镊子小心缓慢深入液面下，夹起硅片，缓慢将硅片拉出，干燥箱60～80℃干燥1～3h，得到载有碳纳米棒的硅片；

(2)镀ti碳纳米棒的制备：

(g)将所述载有碳纳米棒的硅片放入电子束蒸镀系统，使蒸镀腔内真空度达到10^-6～5×10^-6torr，在碳纳米棒的上表面沉积厚度为10nm～100nm的金属ti；

(h)在培养皿内对步骤(g)得到的产品上滴加几滴tmcs，硅烷化处理样品10～20min；

(i)取干净硅片旋涂0.4～0.8mm由pdms和sylgard184按(8～15):1混合的混合材料，60～90℃低温烘烤5～15min；

(j)将涂有混合材料的硅片在混合材料面与步骤(h)得到的样品中碳纳米棒沉积有金属ti的一面贴合，60～90℃烘烤5～15min，剥离硅片；

(k)将步骤(j)得到的样品重复步骤(g)，在碳纳米棒的下表面沉积相同厚度的金属ti；

(l)剥离涂有混合材料的硅片，在0.1～1mol/l的naoh溶液超声4～8min，离心并过滤出沉淀物，用去离子水洗涤并烘干；

(3)ti纳米管的制备：

(m)取步骤(l)中的样品在氧气中300～700℃灼烧，冷却；

(n)然后加入mg粉，在氮气中600～700℃处理5～10h，冷却至室温；

(o)取出样品加入稀盐酸溶液，超声5～15min，用去离子水洗涤并烘干，得到ti纳米管。

此方法制备得到的ti纳米管与碳纳米棒的长度相同，得到的ti纳米管内径为碳纳米棒的直径，因此制得的ti纳米管结构可控。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型所述ti纳米管均匀性较好；同时，相比于现有技术采用化学气相沉积法制备的ti纳米管长度上限在5～10μm间，本实用新型所述ti纳米管远超于化学气相沉积法制备的ti纳米管长度，具有优异的实用化前景。

附图说明

图1是本实用新型提供的ti纳米管的结构示意图。

具体实施方式

为便于理解本实用新型，本实用新型列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本实用新型，不应视为对本实用新型的具体限制。

实施例1

本实施例提供了一种内径为2μm，长度为50μm，侧壁厚度为50nm，外径为2.1μm的ti纳米管。

所述ti纳米管的制备方法包括如下步骤：

(1)碳纳米棒的预处理：

(a)将玻璃片和硅片浸泡在食人鱼溶液中，随后用去离子水清洗并用氮气吹干；

(b)将直径为2μm，长度为50μm的碳纳米棒分散于乙醇溶液中，超声10min制备成浓度为2mg/ml的碳纳米棒分散液；

(c)取一干净小培养皿，依次放入干净的小块玻璃垫片和硅片，使硅片叠于小玻璃垫片上；

(d)加入去离子水，使液面高于硅片上表面，随后加入正己烷，使其出现分层现象；

(e)用移液器将碳纳米棒分散液从培养皿边缘处滴入使其在正己烷和水的分层液面处铺展成单层膜；

(f)用镊子小心缓慢深入液面下，夹起硅片，缓慢将硅片拉出，干燥箱70℃干燥2h，得到载有碳纳米棒的硅片；

(2)镀ti碳纳米棒的制备：

(g)将所述载有碳纳米棒的硅片放入电子束蒸镀系统，使蒸镀腔内真空度达到10^-6torr，在碳纳米棒的上表面以速率沉积厚度为50nm的金属ti；

(h)在培养皿内对步骤(g)得到的产品上滴加1ml的tmcs，硅烷化处理样品15min；

(i)取干净硅片旋涂0.5mm由pdms和sylgard184按10:1混合的混合材料，所述旋涂的转速为1000rpm，时间为60s，80℃低温烘烤10min；

(j)将涂有混合材料的硅片中含有混合材料的一面与步骤(h)得到的样品中碳纳米棒沉积有金属ti的一面贴合，80℃烘烤5min，剥离硅片；

(k)将步骤(j)得到的样品重复步骤(g)，在碳纳米棒的下表面沉积相同厚度(50nm)的金属ti；

(l)剥离涂有混合材料的硅片，在0.5mol/l的naoh溶液超声5min，离心并过滤出沉淀物，用去离子水洗涤并烘干；

(3)ti纳米管的制备：

(m)取步骤(l)中的样品在氧气中温度为300℃灼烧至全部除去碳纳米棒，冷却；

(n)然后加入mg粉，在氮气中650℃处理7h，并在氮气环境中冷却至室温；

(o)取出样品加入浓度为5wt％的稀盐酸溶液，超声10min，用去离子水洗涤并烘干，得到ti纳米管。

实施例2

本实施例提供了一种内径为2μm，长度为50μm，侧壁厚度为10nm，外径为2.02μm的ti纳米管。

所述ti纳米管的制备方法为：与实施例1的区别在于，步骤(g)和步骤(k)中金属ti的沉积厚度皆为10nm。

实施例3

本实施例提供了一种内径为2μm，长度为50μm，侧壁厚度为100nm，外径为2.2μm的ti纳米管。

所述ti纳米管的制备方法为：与实施例1的区别在于，步骤(g)和步骤(k)中金属ti的沉积厚度皆为100nm。

实施例4

本实施例提供了一种内径为4μm，长度为80μm，侧壁厚度为80nm，外径为4.16μm的ti纳米管。

所述ti纳米管的制备方法包括如下步骤：

(1)碳纳米棒的预处理：

(a)将玻璃片和硅片浸泡在食人鱼溶液中，随后用去离子水清洗并用氮气吹干；

(b)将直径为4μm，长度为80μm的碳纳米棒分散于乙醇溶液中，超声15min制备成浓度为3mg/ml的碳纳米棒分散液；

(c)取一干净小培养皿，依次放入干净的小块玻璃垫片和硅片，使硅片叠于小玻璃垫片上；

(d)加入去离子水，使液面高于硅片上表面，随后加入正己烷，使其出现分层现象；

(e)用移液器将碳纳米棒分散液从培养皿边缘处滴入使其在正己烷和水的分层液面处铺展成单层膜；

(f)用镊子小心缓慢深入液面下，夹起硅片，缓慢将硅片拉出，干燥箱80℃干燥1h，得到载有碳纳米棒的硅片；

(2)镀ti碳纳米棒的制备：

(g)将所述载有碳纳米棒的硅片放入电子束蒸镀系统，使蒸镀腔内真空度达到5×10^-6torr，在碳纳米棒的上表面以速率沉积厚度为80nm的金属ti；

(h)在培养皿内对步骤(g)得到的产品上滴加2ml的tmcs，硅烷化处理样品20min；

(i)取干净硅片旋涂0.7mm由pdms和sylgard184按12:1混合的混合材料，所述旋涂的转速为1300rpm，时间为80s，90℃低温烘烤8min；

(j)将涂有混合材料的硅片中含有混合材料的一面与步骤(h)得到的样品中碳纳米棒沉积有金属ti的一面贴合，90℃烘烤5min，剥离硅片；

(k)将步骤(j)得到的样品重复步骤(g)，在碳纳米棒的下表面沉积相同厚度(80nm)的金属ti；

(l)剥离涂有混合材料的硅片，在0.7mol/l的naoh溶液超声8min，离心并过滤出沉淀物，用去离子水洗涤并烘干；

(3)ti纳米管的制备：

(m)取步骤(l)中的样品在氧气中温度为700℃灼烧至全部除去碳纳米棒，冷却；

(n)然后加入锌粉，在氮气中700℃处理5h，冷却至室温；

(o)取出样品加入浓度为35wt％的醋酸溶液，超声8min，用去离子水洗涤并烘干，得到内径为4μm，长度为80μm，侧壁厚度为80nm的ti纳米管。

本实用新型实施例1-4得到的ti纳米管均匀性较好，且长度可控，具有优异的实用化前景。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细工艺设备和工艺流程，但本实用新型并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。