具有慢光效應的柔性超材料及其加工方法技術

本發明專利技術公開了一種具有慢光效應的柔性超材料及其加工方法，具體涉及太赫茲超材料技術領域，包括以下步驟：S1、制備氧化石墨烯膜；S2、對激光直寫加工儀器進行相關的內容以及參數設置，并用激光直寫加工儀器在S1制備的石墨烯薄膜上加工所需要的樣品圖形；S3、將S2加工得到的樣品圖形轉移到PDMS上。本發明專利技術設計的模型結構在y和x偏振下都出現電磁誘導透明現象,其具有慢光效應，可以減慢光速，作為慢光器件使用，且本發明專利技術將加工后吸附在PET上的石墨烯薄膜快速轉移到PDMS上，此方法相對于其他方式操作步驟簡單，不需要像類似于光刻那樣繁瑣的步驟，只需要將PDMS旋涂在石墨烯薄膜上并烘干撕下即可，耗時短，操作簡易，整體的轉移質量也高。高。高。

【技術實現步驟摘要】
具有慢光效應的柔性超材料及其加工方法


[0001]本專利技術涉及太赫茲超材料
，具體涉及太赫茲波段下具有慢光效應的柔性超材料及其加工方法。

技術介紹

[0002]一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工序。工藝流程復雜且繁瑣，現有工藝中，在基底上制備圖案化薄膜的方法一般有兩種：一種是先在基底上制備薄膜，再制備掩膜，通過腐蝕、刻蝕等方法制作出薄膜圖案；另外一種是先在基底上制備圖案，再沉積薄膜，通過剝離等方法將圖案轉移到基底上。兩種方法基本上都會用到2
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3個工藝步驟，流程繁瑣。上述兩種制備方法中都會用到鍍膜和光刻兩種工藝。其中鍍膜的方法有電子束蒸發、磁控濺射、熱蒸發、電鍍等。這些鍍膜設備都比較昂貴，并且鍍膜源和待鍍膜基底的距離大多比較大，蒸發源的利用率比較低；而電鍍的方法會產生大量污染環境的廢液，需要做進一步環保處理。因此傳統鍍膜方法成本都比較高。另外，傳統的鍍膜以及光刻工藝都會受到尺寸的限制，特別是光刻設備，一般最大能容納的基底尺寸為6
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8英寸，同時對于小于1cm的基底在操作上也存在很大的難度，因此采用傳統方案制作圖案化薄膜的基底會有尺寸上的限制。

技術實現思路

[0003]為此，本專利技術提供太赫茲波段下具有慢光效應的柔性超材料及其加工方法，以解決
技術介紹
中提出的問題。
[0004]為了實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種具有慢光效應的柔性超材料的加工方法，包括以下步驟：r/>[0005]S1、制備氧化石墨烯膜；
[0006]S2、對激光直寫加工儀器進行相關的內容以及參數設置，并用激光直寫加工儀器在S1制備的石墨烯薄膜上加工所需要的樣品圖形；
[0007]S3、將S2加工得到的樣品圖形轉移到PDMS上。
[0008]作為本申請優選的技術方案，所述S1中，氧化石墨烯膜制備方法的步驟如下：
[0009]S11、將4
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15質量份的氧化石墨烯摻入85
?
96質量份的去離子水中混合通過行星式攪拌機以100
?
500r/min攪拌速度攪拌15
?
85min，直到混合物初步攪拌黏度上升至10
?
25Pa
·
s，接著采用高壓均質機以50
?
100MPa的壓力、10
?
30L/h的流速進一步攪拌分散,循環2
?
5次后攪拌至漿料黏度升至30
?
50Pa
·
s，得到氧化石墨烯漿料；
[0010]S12、將S11制備得到的氧化石墨烯漿料刮涂或輥涂在PET基材上，以0.1
?
5mg/cm2的涂布量、50
?
150℃的溫度涂布烘干0.7
?
1.3h后,制成厚度為1000
?
10000μm的氧化石墨烯膜。
[0011]S13、將S12制備得到的氧化石墨烯膜在惰性氣體環境下，以1000
?
1300℃高溫還原1
?
3h，再以2300
?
2600℃高溫還原0.3
?
0.6h，待冷卻后將還原后的石墨烯預處理膜轉移到
PET基材上，以150
?
350MPa壓延1h，得到厚度為10
?
100μm的致密柔性石墨烯膜。
[0012]作為本申請優選的技術方案，獲得的樣品圖形通過激光直寫儀器進行加工可得到具有慢光效應的柔性超材料，激光直寫儀器相關的內容以及參數設置如下：
[0013]①
樣品結構周期p為500μm*300μm；
[0014]②
石墨烯薄膜厚度為20μm，襯底的厚度在60μm；
[0015]③
上下結構與中心結構的間距為20μm；
[0016]④
左右結構與中心結構的間距為20
?
40μm；
[0017]⑤
上下的開口環
①②
是對稱的，左右的開口環
③④
也是對稱的；
[0018]⑥①?④
開口環的開口間隙都為20μm，
⑤
結構的開口間隙為20
?
40μm；
[0019]⑦
所有結構的寬度w都相同為20μm。
[0020]作為本申請優選的技術方案，左右結構與中心結構的間距為20μm；
[0021]作為本申請優選的技術方案，左右結構與中心結構的間距為30μm；
[0022]作為本申請優選的技術方案，左右結構與中心結構的間距為40μm；
[0023]作為本申請優選的技術方案，中心結構的開口間隙為20μm；
[0024]作為本申請優選的技術方案，中心結構的開口間隙為30μm；
[0025]作為本申請優選的技術方案，中心結構的開口間隙為40μm；
[0026]作為本申請優選的技術方案，所述S3中，將加工后吸附在PET上的石墨烯薄膜轉移到PDMS上，其步驟如下：使用勻膠機將PDMS(基本組分與固化劑按10:1質量比完全混合)滴注到石墨烯薄膜表面，高速旋轉(1100r/min)使其鋪展到石墨烯薄膜上形成薄層，先將PDMS旋涂在石墨烯薄膜上，旋涂完畢后在80℃下再烘干60min,得到固化好的PDMS，固化完成后最后將PDMS輕輕撕下，石墨烯薄膜自然就會脫離原來的介質層從而轉移到PDMS上。
[0027]本專利技術公開的具有慢光效應的柔性超材料的加工方法制備得到簡易高效且轉移質量高且具有慢光效應的柔性超材料。
[0028]本專利技術公開了具有慢光效應的柔性超材料的應用，上述的具有慢光效應的柔性超材料用于構造光纖延時器、光緩存器件一系列能夠解決全光光纖通信系統和網絡中路由和交換問題的核心器件。
[0029]本專利技術公開了具有慢光效應的柔性超材料的應用，上述器材在y偏振下的工作頻段是0.2
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0.5THz，在x偏振下的工作頻段在0.5
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0.8THz。
[0030]本專利技術還公開了具有慢光效應的柔性超材料的應用，上述器材用于高靈敏度的傳感。
[0031]有益效果
[0032]1、本專利技術是將加工后吸附在PET上的石墨烯薄膜快速轉移到PDMS上，此方法相對于其他方式操作步驟簡單，不需要像類似于光刻那樣繁瑣的步驟，只需要將PDMS旋涂在石墨烯薄膜上并烘干撕下即可，耗時短，操作簡易，整體的轉移質量也高。
[0033]2、自組裝多層石墨烯厚度、電導率可控，柔性襯底厚度靈活可控，能夠根據集成需要定制器件的厚度及功能，且PDMS是具有柔性的材料，可以進行拉伸，這也拓展了樣品實物的使用領域，使得其具有更好的適用性。
[0034]3、左右
①②
開口環與中心的雙開口環
⑤
的距離為2本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種具有慢光效應的柔性超材料的加工方法，其特征在于：包括以下步驟：S1、制備石墨烯膜；S2、對激光直寫加工儀器進行相關的內容以及參數設置，并用激光直寫加工儀器在S1制備的石墨烯膜上加工所設計的具有慢光效應的超材料圖形；S3、將S2加工得到的石墨烯膜超材料轉移到柔性PDMS上。2.根據權利要求1所述的一種具有慢光效應的柔性超材料的加工方法，其特征在于：所述S1中，石墨烯膜制備方法的步驟如下：S11、將4
?
15質量份的氧化石墨烯摻入85
?
96質量份的去離子水中混合通過行星式攪拌機以100
?
500r/min攪拌速度攪拌15
?
85min，直到混合物初步攪拌黏度上升至10
?
25Pa
·
s，接著采用高壓均質機以50
?
100MPa的壓力、10
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30L/h的流速進一步攪拌分散,循環2
?
5次后攪拌至漿料黏度升至30
?
50Pa
·
s，得到氧化石墨烯漿料；S12、將S11制備得到的氧化石墨烯漿料刮涂或輥涂在PET基材上，以0.1
?
5mg/cm2的涂布量、50
?
150℃的溫度涂布烘干0.7
?
1.3h后,制成厚度為1000
?
10000μm的氧化石墨烯膜。S13、將S12制備得到的氧化石墨烯膜在惰性氣體環境下，以1000
?
1300℃高溫還原1
?
3h，再以2300
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2600℃高溫還原0.3
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0.6h，待冷卻后將還原后的石墨烯預處理膜轉移到PET基材上，以150
?
350MPa壓延1h，得到厚度為10
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100μm的致密柔性石墨烯膜。3.根據權利要求1所述一種具有慢光效應的柔性超材料的加工方法，其特征在于：權利要求1
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2任...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱維，張博涵，鮑麒，汪勝祥，
申請(專利權)人：武漢紡織大學，
類型：發明
國別省市：