本發明專利技術是關于一種形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，包含:提供基材和含硅化合物；在隔絕空氣和溫度在500至1500℃之間的高溫爐或高溫爐的石英管中裂解該含硅化合物以形成氣體組成；借由氬氣傳送碳氫化合物的蒸氣進入上述溫度在500至1500℃之間的高溫爐或高溫爐的石英管中，該碳氫化合物的蒸氣和上述裂解的含硅化合物所形成的氣體組成混合形成反應物；及在上述溫度在500至1500℃之間的高溫爐或高溫爐的石英管中,借由氣相沉積程序使該反應物形成納米片狀結構網絡在該基材之上,該納米片狀結構網絡和該基材之間具有共價鍵結。再者，該納米片狀結構網絡是類石墨烯納米片狀結構網絡。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術是關于一種形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，特別是關于一種借由氣相沉積程序形成納米片狀結構網絡在基材上的方法和表面具有納米片狀結構網絡的基材的應用。該納米片狀結構網絡和基材之間具有鍵結強度高的碳化物共價鍵結。其次，該納米片狀結構網絡是類石墨烯納米片狀結構網絡，所以具有很好的抗腐蝕性、低摩擦系數、良好的熱導和電導性質以及光學性質。再者，該具有納米片狀結構網絡的基材的性質可借由改變氣相沉積程序所使用的氣相組成來調控，借此而達到應用該基材在各種產業的目的。
技術介紹
碳元素的同素異形體(allotropes)包括富勒烯、納米碳管、石墨烯、石墨和鉆石，其中石墨烯因具有獨特的二維結構而特別受到研究人員的重視。石墨烯是由碳原子所排列組成形狀為六角型且厚度為一個原子的納米片狀結構，由于此獨特的二維結構導致石墨烯具有優秀的電導性(8x 105S/m)、高導熱性質(about 5300W m 4 ^、優異的機械強度(tensile strength of 130GPa and Young’ s modulus of lTPa)、低摩擦系數和良好的防蝕性質。一般以習知技術制備石墨烯是以石墨為原料，依序經過氧化插層，撥離和還原程序而得到石墨烯。在高分子材料中常常借由添加石墨烯來進行高分子材料的改質。然而，對于陶瓷、玻璃、金屬和半導體材料而言，由于上述陶瓷等材料的操作溫度通常大于400°C，但是石墨烯在400°C以上的高溫時穩定性差，結構容易被破壞，因此在實際產業應用上，采用添加石墨烯的方式來進行陶瓷、玻璃、金屬和半導體材料等的改質并無法獲得預期的效果。另一方面，雖可借由接著的方式將石墨烯涂布固定在陶瓷、玻璃、金屬和半導體材料等的表面，但是石墨烯表面是非常惰性的，所以石墨烯層很容易從上述陶瓷材料的表面剝離。且用于涂布固定的接著劑通常不耐高溫。同時接著劑亦會降低改變石墨烯原有的優異性質。因此，此種方式并不適用于陶瓷、玻璃、金屬和半導體材料等。Yuegang Zhang等人在Nano Lett.2010, 10, 1542 - 1548揭露了一種將石墨稀沉積在介電材料上的方法；該方法是在介電材料的表面預先沉積由銅元素所組成的薄膜，其次再借由氣相沉積法將石墨烯的結構形成于上述由銅元素所組成的薄膜之上，最后移除該薄膜而得到表面具有石墨烯結構的介電材料。由此方法所得到的石墨烯結構和介電材料之間沒有共價鍵結的存在。因此，其高溫的穩定性差，且制造方法繁瑣，無法于材料表面上直接形成石墨烯片狀結構。美國專利公開案US 20110070146 A1揭露了另一種制造石墨烯的方法；該方法包含:先形成親水性氧化層在基材上；其次，再形成疏水性金屬觸媒層在該親水性氧化層上，然后于該疏水性金屬觸媒層上形成石墨烯結構；最后，分離該疏水性金屬觸媒層以得到具有石墨烯結構的基材。在此方法中，制造步驟相當復雜，且需要以蝕刻程序移除金屬觸媒層，此蝕刻程序會產生大量酸性廢液，因此該制造方法對于環境保護并不友善，且該制造方法同樣無法直接于材料表面形成石墨烯片狀結構。綜上所述，在陶瓷、玻璃、金屬和半導體材料等的基材表面上形成石墨烯納米片狀結構網絡的制程技術是目前產業界亟需研究發展和突破的課題。
技術實現思路
鑒于上述的專利技術背景，為了符合產業上的需求，本專利技術的目的在于提供一種形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法及表面具有納米片狀結構網絡的基材，以解決目前產業上所面臨的問題，同時提升陶瓷、金屬和半導體材料等的表面改質的技術。本專利技術的目的是采用以下技術方案來實現的。本專利技術提供一種形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，該方法包含下列步驟:提供基材和含硅化合物；在隔絕空氣和溫度在500至1500°C之間的高溫爐或高溫爐的石英管中裂解該含硅化合物以形成氣體組成；借由氬氣傳送碳氫化合物的蒸氣進入上述溫度在500至1500°C之間的高溫爐或高溫爐的石英管中，該碳氫化合物的蒸氣和上述裂解的含硅化合物所形成的氣體組成混合形成反應物；及在上述溫度在500至1500°C之間的高溫爐或高溫爐的石英管中，借由氣相沉積程序使該反應物形成納米片狀結構網絡在該基材之上，該納米片狀結構網絡和該基材之間具有共價鍵結。本專利技術的目的還可采用以下技術措施進一步實現。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的基材包含陶瓷、石英、玻璃、硅晶圓或金屬。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的金屬包含碳鋼、銅、鈦或其合金。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的金屬的表面具有二氧化硅的涂布層。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的含硅化合物選自下列群組之一或其組合:娃膠、聚二甲基娃燒、有機娃、娃燒接枝高分子、含娃茂金屬高分子和甲基三氯硅烷。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的含硅化合物更包含充填物、黃金、鹵化銅或茂金屬化合物。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的溫度在750至950°C之間。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的碳氫化合物包含酮類、醛類、酯類、烷類、烯類或炔類。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的烯類選自下列群組之一或其組合:萘、苯、甲苯、二甲苯和乙烯。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的納米片狀結構網絡是類石墨烯納米片狀結構網絡。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的共價鍵結是碳化物鍵結。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的碳化物鍵結選自下列群組之一或其組合:碳-氧-硅鍵結、碳-硅鍵結、碳-氧-金屬鍵結、碳-金屬鍵結、碳-氮鍵結和碳-氮-金屬鍵結。本專利技術的目的還采用以下技術方案來實現的。本專利技術提供另一種形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，該方法包含下列步驟:置入基材于高溫爐或高溫爐的石英管內中；執行升溫程序使該高溫爐或高溫爐的石英管的溫度達到500至1500°C之間；借由氬氣傳送蒸氣成分進入上述溫度在500至1500°C之間的高溫爐或高溫爐的石英管中，該蒸氣成分由碳氫化合物和硅化合物所組成；及在上述溫度在500至1500°C之間的高溫爐或高溫爐的石英管中，借由氣相沉積程序使該蒸氣成分形成納米片狀結構網絡在該基材之上，該納米片狀結構網絡和該基材之間具有共價鍵結。本專利技術的目的還可采用以下技術措施進一步實現。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的基材包含陶瓷、石英、玻璃、硅晶圓或金屬。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的金屬包含碳鋼、銅、鈦或其合金。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的金屬的表面具有二氧化硅的涂布層。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的溫度在750至950°C之間。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的碳氫化合物選自下列群組之一或其組合:苯、甲苯和二甲苯。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的硅化合物是四烷基硅化合物。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其中上述的硅化合物是四乙基硅化合物。前述的形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法，其特征在于該形成納米片狀結構網絡在基材上的制備方法包含:提供基材和含硅化合物；在隔絕空氣和溫度在500至1500℃之間的高溫爐或高溫爐的石英管中裂解該含硅化合物以形成氣體組成；借由氬氣傳送碳氫化合物的蒸氣進入上述溫度在500至1500℃之間的高溫爐或高溫爐的石英管中，該碳氫化合物的蒸氣和上述裂解的含硅化合物所形成的氣體組成混合形成反應物；及在上述溫度在500至1500℃之間的高溫爐或高溫爐的石英管中,借由氣相沉積程序使該反應物形成納米片狀結構網絡在該基材之上,該納米片狀結構網絡和該基材之間具有共價鍵結。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李利，余劍峰，嚴英杰，
申請(專利權)人：奈爾公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。