本發(fā)明涉及一種用于制備納米陣列結(jié)構(gòu)材料的裝置。

背景技術(shù)：

目前所采用的陽極氧化鋁模板，平面狀且面積小，因此不能制備大面積納米陣列結(jié)構(gòu)材料。而且模板的表面能比較高，當(dāng)聚合物在模板的孔洞內(nèi)固定成型后，不能直接將模板脫除。目前一般脫除方法是用堿或酸將模板溶解，造成模板不能重復(fù)利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于制備納米陣列結(jié)構(gòu)材料的裝置，包括支架，以及可轉(zhuǎn)動安裝于支架上的圓筒鋁柱模板，所述圓筒鋁柱模板由圓筒狀鋁柱和形成在圓筒狀鋁柱表面的陽極氧化鋁模板組成，所述圓筒狀鋁柱由純度為99.999％鋁金屬制成；

所述圓筒鋁柱模板是通過如下步驟制備得到的：

s1：選取純度為99.999％的圓筒狀鋁柱，對圓筒狀鋁柱進(jìn)行電拋光，電解液為體積比為1：3～10的高氯酸/乙醇溶液，電拋光時(shí)間為2～6min，電壓為20～40v；

s2：對電拋光后的圓筒狀鋁柱進(jìn)行第一次陽極氧化，電解液為0.02～0.3mol/l的磷酸的乙醇水溶液，反應(yīng)溫度為-2～-6℃，電壓為185～200v，反應(yīng)時(shí)間為5～10h；

所述乙醇水溶液由乙醇和水按照體積比1：3～10配制而成；

s3：對s2處理后的圓筒狀鋁柱在質(zhì)量比為1：2.0～3.0的鉻酸/磷酸溶液中去除氧化鋁，留下反應(yīng)基底；反應(yīng)條件為溫度80～90℃，時(shí)間為2～6h；

s4：對s3處理后的圓筒狀鋁柱進(jìn)行第二次陽極氧化，電解液為0.02～0.3mol/l的磷酸的乙醇水溶液，電壓為190～200v，反應(yīng)時(shí)間為5～30min，在圓筒狀鋁柱表面形成一層陽極氧化鋁模板；

s5：將s4處理后圓筒狀鋁柱浸泡在5wt％的磷酸溶液中，25℃條件下反應(yīng)0～6h，對陽極氧化鋁模板進(jìn)行擴(kuò)孔處理；

s6：將s5處理后的圓筒狀鋁柱置于裝有脫模劑的溶液中浸泡1～3d，期間輔以功率為10w的超聲波震蕩10min，用脫模劑修飾模板的納米孔洞，得到低表面能的模板，取出浸泡過的圓筒狀鋁柱于120℃的條件下真空干燥2h，完成圓筒鋁柱模板的制備。

優(yōu)選地，所述脫模劑為含氟高效脫模劑。

優(yōu)選地，所述支架由手柄、連接件、螺栓和螺帽組成，所述連接件固定連接于所述手柄的一端，所述連接件包括本體和設(shè)置于本體上的第一連接部和第二連接部，所述第一連接部和所述第二連接部相對且相互平行，所述圓筒鋁柱模板位于所述第一連接部和所述第二連接部之間，所述螺栓依次穿過第一連接部、圓筒鋁柱模板和第二連接部，并在末端通過螺帽螺接緊固，所述螺栓沿所述圓筒鋁柱模板軸線中心位置穿過，且圓筒鋁柱模板相對于所述螺栓可相對轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選地，所述連接件為“c”型金屬板件，所述連接件包括長條型的金屬板體，所述第一連接部和所述第二連接部分別設(shè)置于所述金屬板體沿長度方向的兩端；所述第一連接部和所述第二連接部上分別開設(shè)有供螺栓穿過的通孔。

更優(yōu)選地，所述螺栓包括圓柱形桿體，所述圓柱形桿體的一端為六角擋塊，另一端表面具有與所述螺帽匹配螺接的螺紋。

優(yōu)選地，所述陽極氧化鋁模板表面具有六方陣列排列的納米孔洞。

更優(yōu)選地，所述孔洞的孔徑為250～450nm，深度為20～2000nm。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的用于制備納米陣列結(jié)構(gòu)材料的裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，裝置含有圓筒狀可拆卸的圓筒鋁柱模板，可拆卸替換，可重復(fù)使用，可采用滾動壓印的方式，制備出大面積納米陣列排列的聚合物材料，解決了大面積生產(chǎn)高分子納米陣列材料的問題。

(2)在制備圓筒狀鋁柱的陽極氧化鋁模板表面擴(kuò)孔處理后，采用脫模劑修飾后的模板為疏水疏油模板，具有極低表面能，壓印聚合物時(shí)，聚合物可自行脫落，不會粘結(jié)在模板上。

附圖說明

圖1本發(fā)明提供的圓筒鋁柱模板的制備工藝流程圖；

圖2為孔洞的孔徑為300nm模板的sem圖；

圖3是本發(fā)明提供的用于制備納米陣列結(jié)構(gòu)材料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的側(cè)面剖圖；

圖5為孔洞的孔徑為300nm聚己內(nèi)酯納米結(jié)構(gòu)陣列的sem圖。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案能予以實(shí)施，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但所舉實(shí)施例不作為對本發(fā)明的限定。

當(dāng)實(shí)施例給出數(shù)值范圍時(shí)，應(yīng)理解，除非本發(fā)明另有說明，每個(gè)數(shù)值范圍的兩個(gè)端點(diǎn)以及兩個(gè)端點(diǎn)之間任何一個(gè)數(shù)值均可選用。除非另外定義，本發(fā)明中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的意義相同。除實(shí)施例中使用的具體方法、設(shè)備、材料外，根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對現(xiàn)有技術(shù)的掌握及本發(fā)明的記載，還可以使用與本發(fā)明實(shí)施例中所述的方法、設(shè)備、材料相似或等同的現(xiàn)有技術(shù)的任何方法、設(shè)備和材料來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

一種用于制備納米陣列結(jié)構(gòu)材料的裝置，包括支架，以及可轉(zhuǎn)動安裝于支架上的圓筒鋁柱模板，該圓筒鋁柱模板104由圓筒狀鋁柱和形成在圓筒狀鋁柱表面的陽極氧化鋁模板組成，圓筒狀鋁柱由純度為99.999％鋁金屬制成；

上述圓筒鋁柱模板104是通過如下方法制備得到的，其制備工藝具體如圖1所示，包括兩大步驟，(a)模板的制作，(b)模板的修飾；(a)的具體過程為：選取純度為99.999％的圓筒狀鋁柱，對圓筒狀鋁柱進(jìn)行電拋光處理；對電拋光后的圓筒狀鋁柱進(jìn)行第一次陽極氧化，電解液為0.02～0.3mol/l的磷酸的乙醇水溶液，乙醇水溶液中乙醇與水的體積比為1：3～10，反應(yīng)溫度為-2～-6℃，電壓為185～200v，反應(yīng)時(shí)間為5～10h；在這里需要說明的是，選用低濃度磷酸的乙醇水電解液是為了避免氧化時(shí)放熱過大；在低溫下陽極氧化的目的是有效控制反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，避免模板被燒蝕；加入乙醇的目的是降低電解液的凝固點(diǎn)，保證電解液在電解過程中不凝固，有效將反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量導(dǎo)走；然后在質(zhì)量比為1：2.0～3.0的鉻酸/磷酸溶液中去除氧化鋁，留下反應(yīng)基底；接著進(jìn)行第二次陽極氧化，電解液為0.02～0.3mol/l的磷酸的乙醇水溶液，電壓為190～200v，反應(yīng)時(shí)間為5～30min，在圓筒狀鋁柱表面形成一層陽極氧化鋁模板；最后將圓筒狀鋁柱浸泡在5wt％的磷酸溶液中，25℃條件下反應(yīng)0～6h，對陽極氧化鋁模板進(jìn)行擴(kuò)孔處理，孔洞孔徑為250～450nm，深度為20～2000nm；(b)的具體過程為：將圓筒狀鋁柱置于裝有脫模劑的溶液中浸泡1～3d，期間輔以功率為10w的超聲波震蕩10min，用脫模劑修飾模板的納米孔洞，得到低表面能的模板，取出浸泡過的圓筒狀鋁柱于120℃的條件下真空干燥2h，完成圓筒鋁柱模板104的制作。

下面就本發(fā)明的技術(shù)方案以實(shí)施例的形式進(jìn)行具體的舉例說明。

實(shí)施例1

一種用于制備納米陣列結(jié)構(gòu)材料的裝置，包括支架，以及可轉(zhuǎn)動安裝于支架上的圓筒鋁柱模板，該圓筒鋁柱模板104由圓筒狀鋁柱和形成在圓筒狀鋁柱表面的陽極氧化鋁模板組成，圓筒狀鋁柱由純度為99.999％鋁金屬制成，具體的，圓筒鋁柱模板104是通過如下步驟制備得到的：

s1：選取純度為99.999％的圓筒狀鋁柱，對圓筒狀鋁柱進(jìn)行電拋光，電解液為體積比為1：4的高氯酸/乙醇溶液，電拋光時(shí)間為4min，電壓為30v；

s2：對電拋光后的圓筒狀鋁柱進(jìn)行第一次陽極氧化，電解液為0.1mol/l的磷酸的乙醇水溶液，反應(yīng)溫度為-4℃，電壓為195v，反應(yīng)時(shí)間為6h，乙醇水溶液由乙醇和水按照體積比1：4配制而成；

s3：對s2處理后的圓筒狀鋁柱在質(zhì)量比為1：2.5的鉻酸/磷酸溶液中去除氧化鋁，留下反應(yīng)基底；反應(yīng)條件為溫度90℃，時(shí)間為3h；

s4：對s3處理后的圓筒狀鋁柱進(jìn)行第二次陽極氧化，電解液為0.1mol/l的磷酸的乙醇水溶液，電壓為195v，反應(yīng)時(shí)間為15min，在圓筒狀鋁柱表面形成一層陽極氧化鋁模板；

s5：將s4處理后圓筒狀鋁柱浸泡在5wt％的磷酸溶液中，25℃條件下反應(yīng)2h，在陽極氧化鋁模板上進(jìn)行擴(kuò)孔處理，形成納米孔洞，納米孔洞的孔徑300nm左右，深度為500nm左右；

s6：將s5處理后的圓筒狀鋁柱置于含氟高效脫模劑溶液中浸泡2d，期間輔以功率為10w的超聲波震蕩10min，用脫模劑修飾模板的納米孔洞，得到低表面能的模板，取出浸泡過的圓筒狀鋁柱于120℃的條件下真空干燥2h，完成圓筒鋁柱模板的制備。本實(shí)施例所制得的圓筒鋁柱模板的sem圖如圖2所示。

上述用于制備納米陣列結(jié)構(gòu)材料的裝置，由于含有圓筒狀圓筒鋁柱模板，可拆卸替換，可重復(fù)使用，可采用滾動壓印的方式，制備出大面積納米陣列排列的聚合物材料，且壓印聚合物時(shí)，聚合物可自行脫落，不會粘結(jié)在模板上，很好的解決了大面積生產(chǎn)高分子納米陣列材料的問題。

實(shí)施例2

一種用于制備納米陣列結(jié)構(gòu)材料的裝置，具體如圖3-4所示，包括手柄101、連接件102、螺栓103、圓筒鋁柱模板104和螺帽105，其中，圓筒鋁柱模板104的制備方法和實(shí)施例1相同，連接件102固定連接于手柄101的一端，連接件102包括本體和設(shè)置于本體上的第一連接部和第二連接部，第一連接部和第二連接部相對且相互平行，圓筒鋁柱模板104位于第一連接部和第二連接部之間，螺栓103依次穿過第一連接部、圓筒鋁柱模板104和第二連接部，并在末端通過螺帽105螺接緊固，螺栓103沿圓筒鋁柱模板104軸線中心位置穿過，且圓筒鋁柱模板104相對于螺栓103可相對轉(zhuǎn)動。

上述圓筒鋁柱模板104通過上述連接方式安裝于由手柄101、連接件102、螺栓103和螺帽105組成的架子上，這個(gè)的結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生穩(wěn)定壓力，可勻速向前推進(jìn)，圓筒鋁柱模板104能夠自由轉(zhuǎn)動。

對于連接件102的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，可以是“c”型金屬板件，具體包括長條型的金屬板體，第一連接部和第二連接部分別設(shè)置于金屬板體沿長度方向的兩端；第一連接部和第二連接部上分別開設(shè)有供螺栓103穿過的通孔，而手柄101固接于長條型的金屬板體表面中部，具體是固接于上述第一連接部和第二連接部所在的金屬板體表面的背面，更優(yōu)選地，手柄101為圓柱形。

上述螺栓103包括圓柱形桿體，圓柱形桿體的一端為六角擋塊，另一端表面具有與螺帽匹配螺接的螺紋。安裝完成后，六角擋塊抵在第一連接部外側(cè)，圓筒鋁柱模板104套設(shè)在圓柱形桿體上，可自由轉(zhuǎn)動，圓柱形桿體上的螺紋在第二連接部外側(cè)與螺帽105螺接。

需要說明的是，所述圓筒鋁柱模板104由圓筒狀鋁柱和形成在圓筒狀鋁柱表面的陽極氧化鋁(aao)模板組成，圓筒狀鋁柱由純度為99.999％鋁金屬制成。優(yōu)選地，aao模板表面具有六方陣列排列的納米孔洞。這些孔洞的孔徑為250～450nm，深度為20～2000nm。

實(shí)施例3

本實(shí)施例以實(shí)施例2提供的裝置為例，通過該裝置制作具有納米陣列結(jié)構(gòu)的納米棒，其制作過程具體如下：

將200μm厚的聚己內(nèi)酯加熱到40℃，采用上述用于制備納米陣列結(jié)構(gòu)材料的裝置，在一定壓力和一定速度下對40℃的聚己內(nèi)酯進(jìn)行滾壓，將滾壓后的聚己內(nèi)酯在10℃的水中快速冷卻，使所滾壓后的聚己內(nèi)酯定型，即完成了具有納米陣列結(jié)構(gòu)的聚己內(nèi)酯納米棒的制作。其圓筒鋁柱模板的納米孔洞結(jié)構(gòu)尺寸能夠很好的保證在滾動壓印制備納米陣列排列的聚合物材料過程中，聚合物表面形成的納米棒能夠輕松從模板的孔洞中脫出，不會粘結(jié)在模板上。本實(shí)施例所制得的具有納米陣列結(jié)構(gòu)的聚己內(nèi)酯納米棒的sem圖如圖5所示。由圖5可以看出，聚己內(nèi)酯納米棒復(fù)制了模板納米孔洞的形貌，其直徑約為300nm，高度為500nm，直立在聚己內(nèi)酯表面，呈六方圓柱陣列排列。

以上所述實(shí)施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，其保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。