具有慢光效應(yīng)的柔性超材料及其加工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種具有慢光效應(yīng)的柔性超材料及其加工方法，具體涉及太赫茲超材料技術(shù)領(lǐng)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(jìn)行相關(guān)的內(nèi)容以及參數(shù)設(shè)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(zhuǎn)移到PDMS上。本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)計的模型結(jié)構(gòu)在y和x偏振下都出現(xiàn)電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象,其具有慢光效應(yīng)，可以減慢光速，作為慢光器件使用，且本發(fā)明專利技術(shù)將加工后吸附在PET上的石墨烯薄膜快速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移質(zhì)量也高。高。高。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
具有慢光效應(yīng)的柔性超材料及其加工方法


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

技術(shù)介紹

[0002]一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工序。工藝流程復(fù)雜且繁瑣，現(xiàn)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(zhuǎn)移到基底上。兩種方法基本上都會用到2
?
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(fā)、磁控濺射、熱蒸發(fā)、電鍍等。這些鍍膜設(shè)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(fā)源的利用率比較低；而電鍍的方法會產(chǎn)生大量污染環(huán)境的廢液，需要做進(jìn)一步環(huán)保處理。因此傳統(tǒng)鍍膜方法成本都比較高。另外，傳統(tǒng)的鍍膜以及光刻工藝都會受到尺寸的限制，特別是光刻設(shè)備，一般最大能容納的基底尺寸為6
?
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(tǒng)方案制作圖案化薄膜的基底會有尺寸上的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0003]為此，本專利技術(shù)提供太赫茲波段下具有慢光效應(yīng)的柔性超材料及其加工方法，以解決
技術(shù)介紹
中提出的問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種具有慢光效應(yīng)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(jìn)行相關(guān)的內(nèi)容以及參數(shù)設(shè)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(zhuǎn)移到PDMS上。
[0008]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)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
?
15質(zhì)量份的氧化石墨烯摻入85
?
96質(zhì)量份的去離子水中混合通過行星式攪拌機(jī)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(zhì)機(jī)以50
?
100MPa的壓力、10
?
30L/h的流速進(jìn)一步攪拌分散,循環(huán)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(huán)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(yù)處理膜轉(zhuǎn)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(yōu)選的技術(shù)方案，獲得的樣品圖形通過激光直寫儀器進(jìn)行加工可得到具有慢光效應(yīng)的柔性超材料，激光直寫儀器相關(guān)的內(nèi)容以及參數(shù)設(shè)置如下：
[0013]①
樣品結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與中心結(jié)構(gòu)的間距為20μm；
[0016]④
左右結(jié)構(gòu)與中心結(jié)構(gòu)的間距為20
?
40μm；
[0017]⑤
上下的開口環(huán)
①②
是對稱的，左右的開口環(huán)
③④
也是對稱的；
[0018]⑥①?④
開口環(huán)的開口間隙都為20μm，
⑤
結(jié)構(gòu)的開口間隙為20
?
40μm；
[0019]⑦
所有結(jié)構(gòu)的寬度w都相同為20μm。
[0020]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，左右結(jié)構(gòu)與中心結(jié)構(gòu)的間距為20μm；
[0021]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，左右結(jié)構(gòu)與中心結(jié)構(gòu)的間距為30μm；
[0022]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，左右結(jié)構(gòu)與中心結(jié)構(gòu)的間距為40μm；
[0023]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，中心結(jié)構(gòu)的開口間隙為20μm；
[0024]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，中心結(jié)構(gòu)的開口間隙為30μm；
[0025]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，中心結(jié)構(gòu)的開口間隙為40μm；
[0026]作為本申請優(yōu)選的技術(shù)方案，所述S3中，將加工后吸附在PET上的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到PDMS上，其步驟如下：使用勻膠機(jī)將PDMS(基本組分與固化劑按10:1質(zhì)量比完全混合)滴注到石墨烯薄膜表面，高速旋轉(zhuǎn)(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(zhì)層從而轉(zhuǎn)移到PDMS上。
[0027]本專利技術(shù)公開的具有慢光效應(yīng)的柔性超材料的加工方法制備得到簡易高效且轉(zhuǎn)移質(zhì)量高且具有慢光效應(yīng)的柔性超材料。
[0028]本專利技術(shù)公開了具有慢光效應(yīng)的柔性超材料的應(yīng)用，上述的具有慢光效應(yīng)的柔性超材料用于構(gòu)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(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中路由和交換問題的核心器件。
[0029]本專利技術(shù)公開了具有慢光效應(yīng)的柔性超材料的應(yīng)用，上述器材在y偏振下的工作頻段是0.2
?
0.5THz，在x偏振下的工作頻段在0.5
?
0.8THz。
[0030]本專利技術(shù)還公開了具有慢光效應(yīng)的柔性超材料的應(yīng)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(shù)是將加工后吸附在PET上的石墨烯薄膜快速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移質(zhì)量也高。
[0033]2、自組裝多層石墨烯厚度、電導(dǎo)率可控，柔性襯底厚度靈活可控，能夠根據(jù)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(jìn)行拉伸，這也拓展了樣品實(shí)物的使用領(lǐng)域，使得其具有更好的適用性。
[0034]3、左右
①②
開口環(huán)與中心的雙開口環(huán)
⑤
的距離為2本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有慢光效應(yīng)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(jìn)行相關(guān)的內(nèi)容以及參數(shù)設(shè)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(shè)計的具有慢光效應(yīng)的超材料圖形；S3、將S2加工得到的石墨烯膜超材料轉(zhuǎn)移到柔性PDMS上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有慢光效應(yīng)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
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15質(zhì)量份的氧化石墨烯摻入85
?
96質(zhì)量份的去離子水中混合通過行星式攪拌機(jī)以100
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500r/min攪拌速度攪拌15
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85min，直到混合物初步攪拌黏度上升至10
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25Pa
·
s，接著采用高壓均質(zhì)機(jī)以50
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100MPa的壓力、10
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30L/h的流速進(jìn)一步攪拌分散,循環(huán)2
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5次后攪拌至漿料黏度升至30
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50Pa
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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
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5mg/cm2的涂布量、50
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150℃的溫度涂布烘干0.7
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1.3h后,制成厚度為1000
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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(huán)境下，以1000
?
1300℃高溫還原1
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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(yù)處理膜轉(zhuǎn)移到PET基材上，以150
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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(jù)權(quán)利要求1所述一種具有慢光效應(yīng)的柔性超材料的加工方法，其特征在于：權(quán)利要求1
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2任...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱維，張博涵，鮑麒，汪勝祥，
申請(專利權(quán))人：武漢紡織大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：