【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及納米，具體的，涉及一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法。
技術介紹
1、在現有的二氧化硅微球單層膜組裝方法中，微液滴自組裝方法，過程簡單，但受人工操作影響大，實驗手法要求高；垂直沉積法，自旋涂層自組裝法和膠體顆粒自組裝法，受環境溫度、濕度以及基底傾斜角度影響較大，導致球與球之間無法緊密排列，而且無法形成大面積單層二氧化硅微球薄膜；二氧化硅微球改性后，通過氣液界面自組裝法，利用langmuir–blodgett(lb)技術等成膜，在提拉過程中受到提拉速度等影響，在二氧化硅微球薄膜干燥過程中受水分蒸發的影響，導致球與球之間間隙變大，所以此方法需要用提拉鍍膜機嚴格控制提拉速度，而且二氧化硅微球在水面上形成薄膜后還需要額外的十二烷基硫酸鈉(sds)進一步使二氧化硅微球緊密排列，此外，提拉法會使水面上的二氧化硅微球薄膜由于拉扯而破裂，從而大大減小二氧化硅微球薄膜的利用率，并且lb技術等也需要特殊和精密的設備。
2、現有技術中，盡管單分散二氧化硅微球因其優異的表面能、穩定性和單分散性在多個領域展現出廣泛的應用前景，但在制備和應用過程中仍存在明顯缺點，特別是在通過刻蝕等技術改變微納結構陣列形貌時，緊密排列的微球結構會阻礙刻蝕過程的順利進行，限制了其在電子器件、衍射光學器件等領域的進一步應用，此外，現有技術中缺乏一種有效的手段來精確控制微球之間的間距，以滿足不同領域對微納結構精確度的需求。
技術實現思路
1、本專利技術提出一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，解決
2、本專利技術的技術方案如下：
3、一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，包括以下步驟：
4、步驟s1：通過加入去離子水稀釋二氧化硅微球溶液，并經過多次離心處理，以獲取高濃度的、無雜質的二氧化硅微球懸浮液；
5、步驟s2：使用甲醇和氯仿對二氧化硅微球進行表面改性處理，使其由親水性轉變為疏水性，為后續的氣液界面自組裝過程做準備；
6、步驟s3：通過清潔和切割處理，準備好用于薄膜沉積的玻璃基板和培養皿，確保它們具有干凈、平整且適合自組裝的表面特性；
7、步驟s4：在準備好的培養皿中，利用注射泵和精心配置的二氧化硅微球溶液，通過氣液界面自組裝法形成單層、均勻分布的二氧化硅微球薄膜；
8、步驟s5：借助蠕動泵和特氟龍環的固定，將形成的單層二氧化硅微球薄膜平穩地轉移到玻璃基板上，實現薄膜的沉積和轉移；
9、步驟s6：讓沉積在玻璃基板上的單層二氧化硅微球薄膜自然干燥，得到排列規則、間隙可調的單層二氧化硅微球基板，為后續的應用和研究提供基礎。
10、作為本專利技術的一種優選方案，所述步驟s1中，通過加入去離子水稀釋二氧化硅微球溶液，并經過多次離心處理，以獲取高濃度的、無雜質的二氧化硅微球懸浮液的具體步驟如下：
11、(1)向二氧化硅微球原液中緩慢加入去離子水，去離子水與微球原液的體積比約為1:2-1:5，同時進行攪拌，以確保溶液均勻稀釋；
12、(2)將稀釋后的溶液進行多次離心處理，離心時間設置為15min，轉速為3000-5000r/min，每次離心后棄去上清液，保留沉淀的二氧化硅微球，重復多次，直至獲得高濃度、無雜質的二氧化硅微球懸浮液。
13、作為本專利技術的一種優選方案，所述步驟s2中，使用甲醇和氯仿對二氧化硅微球進行表面改性處理，使其由親水性轉變為疏水性，為后續的氣液界面自組裝過程做準備的具體步驟如下：
14、(1)將二氧化硅微球懸浮液與甲醇，甲醇與微球懸浮液的體積比為1:1-2:1混合，攪拌10-30min，靜置或離心分離出微球；
15、(2)將分離出的微球與氯仿混合，氯仿與微球的體積比為2:1-5:1混合，繼續攪拌約30-60min，使微球表面充分改性，轉變為疏水性；
16、(3)為了控制改性后微球表面的氯仿量，將改性后的微球懸浮液與酒精混合，通過離心處理數次，離心參數設置15min，轉速3500r/min，每次離心后棄去上清液，保留沉淀的改性微球。
17、作為本專利技術的一種優選方案，所述步驟s3中，通過清潔和切割處理，準備好用于薄膜沉積的玻璃基板和培養皿，確保它們具有干凈、平整且適合自組裝的表面特性的具體步驟如下：
18、(1)用食人魚溶液(硫酸和雙氧水比例為4：1)清潔玻璃基板，將培養皿在熱的食人魚溶液中清洗30min，用丙酮、酒精、去離子水超聲清洗干凈，來使培養皿保持親水性，去除表面的污漬和雜質；
19、(2)清潔后，使用干燥的氮氣或空氣吹干基板和培養皿，并使用適當的切割工具將其切割至所需尺寸。
20、作為本專利技術的一種優選方案，所述步驟s4中，在準備好的培養皿中，利用注射泵和精心配置的二氧化硅微球溶液，通過氣液界面自組裝法形成單層、均勻分布的二氧化硅微球薄膜的具體步驟如下：
21、(1)將得到的疏水性二氧化硅微球懸浮液加入到培養皿中，懸浮液的體積約為培養皿容積的1/3-1/2；
22、(2)使用注射泵將微球溶液以流速0.1-0.5ml/min,角度30°-60°注入培養皿中，通過氣液界面的張力作用，使微球在界面上自組裝形成單層、均勻分布的薄膜。
23、作為本專利技術的一種優選方案，所述步驟s5中，借助蠕動泵和特氟龍環的固定，將形成的單層二氧化硅微球薄膜平穩地轉移到玻璃基板上，實現薄膜的沉積和轉移的具體步驟如下：
24、(1)在玻璃基板上放置一個特氟龍環,環的內徑小于基板尺寸，確保環與基板之間緊密貼合；
25、(2)使用蠕動泵將培養皿中的單層二氧化硅微球薄膜平穩地轉移到特氟龍環內，蠕動泵的流速約為0.2-0.8ml/min，確保薄膜與基板之間無氣泡和雜質。
26、作為本專利技術的一種優選方案，所述步驟s6中，讓沉積在玻璃基板上的單層二氧化硅微球薄膜自然干燥，得到排列規則、間隙可調的單層二氧化硅微球基板，為后續的應用和研究提供基礎的具體步驟如下：
27、(1)將沉積有單層二氧化硅微球薄膜的玻璃基板放置在通風、無塵的環境中自然干燥，干燥時間為12-24h；
28、(2)干燥后，可進一步對基板進行后處理,熱處理溫度為100℃-200℃，時間為1-2小時，以優化微球的排列和間隙大小，為后續的應用和研究提供基礎。
29、本專利技術的工作原理及有益效果為：
30、1、本專利技術通過精細控制二氧化硅微球的制備過程，首先通過去離子水稀釋和多次離心處理，結合甲醇和氯仿的表面改性技術，從而制備出高濃度、無雜質的二氧化硅微球懸浮液，并實現了微球表面由親水性到疏水性的轉變，為后續的氣液界面自組裝過程提供了理想的條件。在氣液界面自組裝過程中，通過精確控制注射泵的流速和角度，制備出單層、均勻分布的二氧化硅微球薄膜，并實現了微球之間間距的精確調控，不僅提高了微球薄膜的質量和均勻性，也滿足本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，所述步驟S1中，通過加入去離子水稀釋二氧化硅微球溶液，并經過多次離心處理，以獲取高濃度的、無雜質的二氧化硅微球懸浮液的具體步驟如下：
3.根據權利要求1所述的一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，所述步驟S2中，使用甲醇和氯仿對二氧化硅微球進行表面改性處理，使其由親水性轉變為疏水性，為后續的氣液界面自組裝過程做準備的具體步驟如下：
4.根據權利要求1所述的一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，所述步驟S3中，通過清潔和切割處理，準備好用于薄膜沉積的玻璃基板和培養皿，確保它們具有干凈、平整且適合自組裝的表面特性的具體步驟如下：
5.根據權利要求1所述的一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，所述步驟S4中，在準備好的培養皿中，利用注射泵和精心配置的二氧化硅微球溶液，通過氣液界面自組裝法形成單層、均勻分布的二氧化硅微球薄膜的具體步驟如下：p>
6.根據權利要求1所述的一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，所述步驟S5中，借助蠕動泵和特氟龍環的固定，將形成的單層二氧化硅微球薄膜平穩地轉移到玻璃基板上，實現薄膜的沉積和轉移的具體步驟如下：
7.根據權利要求1所述的一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，所述步驟S6中，讓沉積在玻璃基板上的單層二氧化硅微球薄膜自然干燥，得到排列規則、間隙可調的單層二氧化硅微球基板，為后續的應用和研究提供基礎的具體步驟如下：
...【技術特征摘要】
1.一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，通過加入去離子水稀釋二氧化硅微球溶液，并經過多次離心處理，以獲取高濃度的、無雜質的二氧化硅微球懸浮液的具體步驟如下：
3.根據權利要求1所述的一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，使用甲醇和氯仿對二氧化硅微球進行表面改性處理，使其由親水性轉變為疏水性，為后續的氣液界面自組裝過程做準備的具體步驟如下：
4.根據權利要求1所述的一種可調間距單層二氧化硅微球陣列制備方法，其特征在于，所述步驟s3中，通過清潔和切割處理，準備好用于薄膜沉積的玻璃基板和培養皿，確保它們具有干凈、平整且適合自組裝的表面...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王云霞，孟慶虎，韓彩芹，閆長春，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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