CN101428491A - 弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及加工设备 - Google Patents
弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及加工设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101428491A CN101428491A CNA2008102393086A CN200810239308A CN101428491A CN 101428491 A CN101428491 A CN 101428491A CN A2008102393086 A CNA2008102393086 A CN A2008102393086A CN 200810239308 A CN200810239308 A CN 200810239308A CN 101428491 A CN101428491 A CN 101428491A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- magnetic field
- micron
- magnetic
- particle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 117
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 title claims description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 147
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 34
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 29
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 21
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 20
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 20
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 18
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 18
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 15
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 14
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 14
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 14
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 14
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 13
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 13
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 12
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 12
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 11
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 11
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 10
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 7
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 claims description 7
- CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N cadmium oxide Inorganic materials [Cd]=O CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Cd+2] CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 7
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001083 polybutene Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 7
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 7
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 7
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 7
- VHSHLMUCYSAUQU-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypropyl methacrylate Chemical compound CC(O)COC(=O)C(C)=C VHSHLMUCYSAUQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GFLJTEHFZZNCTR-UHFFFAOYSA-N 3-prop-2-enoyloxypropyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCCOC(=O)C=C GFLJTEHFZZNCTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 6
- 229920000491 Polyphenylsulfone Polymers 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 6
- 229920000371 poly(diallyldimethylammonium chloride) polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 6
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 6
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 6
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 6
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 4
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 3
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 claims description 3
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 claims description 2
- 239000002907 paramagnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229910021542 Vanadium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims 2
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000005007 epoxy-phenolic resin Substances 0.000 claims 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 230000005408 paramagnetism Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 5
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 5
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 4
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 229920001002 functional polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 description 2
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 description 2
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000006250 one-dimensional material Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- LBAKYGSIPVKSLK-UHFFFAOYSA-N [O--].[O--].[Na+].[V+5] Chemical compound [O--].[O--].[Na+].[V+5] LBAKYGSIPVKSLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002889 diamagnetic material Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000005426 magnetic field effect Effects 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920013657 polymer matrix composite Polymers 0.000 description 1
- 239000011160 polymer matrix composite Substances 0.000 description 1
- 238000010094 polymer processing Methods 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及加工设备，其中高分子薄膜为添加到高分子中的弱磁性纳微米粒子在基底内呈条状或阵列排列或图案化的定向取向的高分子薄膜，该高分子薄膜是由试样容器、磁场调制器和磁场发射器组成的加工设备中得到的。本发明提供的高分子薄膜结构独特新颖，加工方法及设备简单，操作灵活方便，功能性强，可广泛应用于信息、生物、电子工程式等领域。
Description
技术领域
本发明涉及功能高分子薄膜加工领域，特别是涉及弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及加工设备。
背景技术
弱磁性(抗磁性和顺磁性)材料和磁场的微弱相互作用是早在法拉第时代已被人们所认识，然而由于日常生活中人们的直接经验是磁铁只吸引铁钉、大头针等铁磁性材料，而不吸引橡皮，铅笔芯等弱磁性材料，所以磁场在电磁搅拌、电磁感应加热、电磁铸造、磁存储器等铁磁性材料领域已获得了非常成功的应用，但是在弱磁性材料领域中的磁场效果的研究，几乎没有引起人们的普遍重视。随着超导技术的日趋成熟，超导磁场开始普及到一般实验室，人们才有机会用肉眼便可以观察到弱磁性材料在磁场中表现出的一系列显著的磁场效果，如均匀磁场使具有磁各向异性的碳纤维一维取向、梯度磁场中水、木材、塑料等抗磁性材料的空中悬浮等现象。这些强磁现象具有重要的理论研究价值和实际应用价值，意味着磁场应用的范围可以从传统的以铁磁性材料为主扩大到到弱磁性材料领域，因而引起各国科学家的极大关注和重视。
另一方面，纳米的概念已渗入到高分子材料科学领域。碳纳米管(CNT)、无机纳米粒子与高分子复合所预期产生的纳米效应已经激发了研究者探索这一领域的极大热情。目前CNT、无机纳米粒子与高分子复合材料主要通过液相共混、固相共融和原位复合及共混的方法。但是，随着对纳米材料认识的逐渐加深，人们现在要面对的现实是如何使纳米概念在实际应用过程中见到效果。CNT、无机纳米晶须等弱磁性粒子的最大特征之一就是其一维性，即沿着主轴方向与其垂直方向具有固有的导电性、吸光及发光二色性。虽然上述制备方法各有优点，但都无法实现CNT、无机纳米晶须等弱磁性粒子在子中的一维取向，因此不能最大限度地利用弱磁性粒子所固有的光电磁的各向异性特性，而且由于弱磁性粒子排列的无序性，也不能满足制备光电子器件的要求。今后纳米复合材料的发展趋势不只是简单地混合，而是要最有效地利用纳米材料固有的各向异性性质来设计纳米复合材料，以满足不同应用的需要。
中国专利CN1899795A中公开了利用磁场制备了有序结构树脂复合材料，其方法是首先将预先配制好的复合材料涂布于底膜上，然后经过磁场的处理使复合材料中的微尺寸结构水平方向和垂直方向取向，并最终形成纳微米粒子磁场取向的树脂基复合材料膜。该方法制得的复合材料中只具有取向的纳微米粒子结构，但是不能实现纳微米粒子的图案化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，经发明人从事高分子领域的开发研究及其市场需求调研，开发提供一种结构独特新颖，加工方法简单，操作灵活方便，功能性强的弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及其加工设备。
本发明提供的弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜，其特征在添加到高分子中的弱磁性纳微米粒子在基底内呈条状或阵列排列或图案化的定向取向的高分子薄膜，所述弱磁性纳微米粒子为纳微米尺寸的抗磁性和顺磁性物质为有机材料、无机材料或生物材料，例如低聚噻吩微晶、低聚苯微晶、富勒烯C60纳微米球、纤维素微晶、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、碳酸钙或氧化铝纳微米晶体或晶须、蒽微晶、聚苯乙烯微球、氧化镉纳米晶体、五氧化二钒纳微米晶须、二氧化钒钠微米晶须、碳纳米管或红细胞等；所述高聚物薄膜为聚丙烯酰胺薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚丙烯酸薄膜、聚乙二醇薄膜、聚电解质薄膜、聚氧化乙烯薄膜、聚乙烯吡咯烷酮薄膜、聚马来酸酐薄膜、聚二甲基二烯丙基氯化铵薄膜、聚乙烯胺薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚1-丁烯环氧树脂薄膜、聚丙烯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、氯化聚氯乙烯薄膜、聚醋酸乙烯薄膜、聚丙烯酸酯薄膜、聚异戊二烯薄膜、聚丁二烯薄膜、聚氯丁二烯薄膜、聚环氧氯丙烷薄膜、环氧树脂薄膜、聚苯砜薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚丁烯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚噻吩薄膜、环氧树脂薄膜或酚醛树脂薄膜等等各种高聚物薄膜，这些基底厚度最好控制在100μm以下。
本发明提供的弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜的加工方法，包括下列步骤：
①预先配制弱磁性纳微米粒子的预聚物、高分子溶液或悬浮液；②磁场调制器置于水平方向或垂直方向均匀磁场内，使磁场的磁力线垂直贯穿或平行于箔片，使磁场调制器表面上调制所需图案的磁场分布；③在磁场调制器表面基底上涂上步骤①中配制的弱磁性纳微米粒子的预聚物、高分子溶液或悬浮液；④通过加热或者室温挥发溶剂使弱磁性纳微米粒子固定在高分子薄膜内，得到弱磁性纳微米粒子呈条状、阵列排列或图案化的高分子薄膜。
本发明提供的弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜的加工设备，由(1)试样容器(2)磁场调制器(3)磁场发射器三部分组成，其中所述试样容器主要包括：基底和容器，基底可以根据不同的需要改变其材质和厚度，常用的基底：为各种高聚物薄膜为聚丙烯酰胺薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚丙烯酸薄膜、聚乙二醇薄膜、聚电解质薄膜、聚氧化乙烯薄膜、聚乙烯吡咯烷酮薄膜、聚马来酸酐薄膜、聚二甲基二烯丙基氯化铵薄膜、聚乙烯胺薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚1-丁烯环氧树脂薄膜、聚丙烯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、氯化聚氯乙烯薄膜、聚醋酸乙烯薄膜、聚丙烯酸酯薄膜、聚异戊二烯薄膜、聚丁二烯薄膜、聚氯丁二烯薄膜、聚环氧氯丙烷薄膜、环氧树脂薄膜、聚苯砜薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚丁烯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚噻吩薄膜、环氧树脂薄膜、酚醛树脂薄膜、单晶硅片或玻璃薄片等。这些基底厚度优选控制在100μm以下，置于磁场调制器表面上。
所述磁场调制器：主要由铝箔片和铁箔片构成。铝片和铁片的厚度可以根据不同的要求自行改变，例如要构成相间的条纹，则只需要把铝片和铁片交替地叠加在一起。
磁场发射器：可以是永磁体，电磁铁，超强电磁铁或其组合。置于磁场调制器下方，其磁场强度为0.1-30T。
根据本发明提供的弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及其加工设备中，所述纳微米是指微米、亚纳米或纳米。所述弱磁性纳微米粒子为纳微米尺寸的抗磁性和顺磁性物质，为聚丙烯酰胺薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚丙烯酸薄膜、聚乙二醇薄膜、聚电解质薄膜、聚氧化乙烯薄膜、聚乙烯吡咯烷酮薄膜、聚马来酸酐薄膜、聚二甲基二烯丙基氯化铵薄膜、聚乙烯胺薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚1-丁烯环氧树脂薄膜、聚丙烯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、氯化聚氯乙烯薄膜、聚醋酸乙烯薄膜、聚丙烯酸酯薄膜、聚异戊二烯薄膜、聚丁二烯薄膜、聚氯丁二烯薄膜、聚环氧氯丙烷薄膜、环氧树脂薄膜、聚苯砜薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚丁烯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚噻吩薄膜、环氧树脂薄膜或酚醛树脂薄膜。抗磁性微粒被俘获在磁场密度较低的势能位置，顺磁性微粒被俘获在磁场密度较高的势能位置上来实现磁场图案化。
所述高分子预聚物、悬浮液或溶液为水溶性高分子和油溶性高分子，如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚电解质、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚马来酸酐、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙烯胺、聚苯乙烯、聚1-丁烯环氧树脂、聚丙烯、聚异丁烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚氯丁二烯、聚环氧氯丙烷、环氧树脂、聚苯砜、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二酯、聚噻吩、环氧树脂、聚氨酯或酚醛树脂等的预聚物、悬浮液或溶液。为了提高其图案化效果，可以向弱磁性纳微米粒子的高分子溶液或悬浮液中添加少量氯化锰等顺磁性过渡金属化合物。
所述基底可以根据不同的需要改变其材质和厚度，优选基底为单晶硅片或玻璃薄片等。
所述磁场调制器为抗磁性物质和顺磁性物质，抗磁性物质和铁磁性物质，顺磁性物质和铁磁性物质或其组合构成。在均匀磁场内其水平表面生成预先设计的图案化磁场密度分布的器件，其表面能形成磁能的“峰”与“谷”的分布图案。图案化时的图案可以根据需要自行设计，得到各种不同形状的图案，例如要构成相间的条纹，则只需要把铝片和铁片交替地叠加在一起。抗磁性微粒被俘获在磁场密度较低的势能位置，顺磁性微粒被俘获在磁场密度较高的势能位置上来实现磁场图案化。利用磁场调制器调制出不同磁通密度的磁能分布图案实现高分子中的弱磁性的微粒子在调制好的磁能分布场中图案化，并可以对弱磁性准一维微粒子取向的同时图案化，实现对准一维材料的性能优化。
本发明提供的弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及其加工设备，结构独特新颖，操作灵活，加工工艺简单，适合于功能高分子薄膜的加工，与现有的实验装置相比对弱磁性微粒子进行图案化，大大扩大了磁场加工材料的范围。可以对弱磁性准一维微粒子取向的同时图案化，实现对准一维材料的性能优化。图案化时的图案可以根据需要自行设计，得到各种不同形状的图案。无需对基底进行预处理。
本发明提供的纳微米粒子图案化的高分子薄膜可望广泛应用于信息、生物、电子工程等领域。
附图说明
图1为二氧化矾纳微米晶须在塑料薄膜中形成条状图案。
图2为五氧化二钒微米晶须在塑料薄膜中形成条状图案。
图3为CNT在玻璃载波片形成CNT与磁场方向平行取向和图案化的PS复合膜。
图4为PS微球和氧化镉纳米棒在同一张PVA复合膜中形成的条状图案。
图5为对三聚噻吩微晶和十二烷基磺酸钠微晶在玻璃载波片形成与磁场方向平行取向和图案化复合膜，附图中箭头表示外加磁场方向。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例，
实施例1
厚度各300微米的强铁磁性铁(Fe)箔片和顺磁性铝(Al)箔片交替层叠的集成块(磁场调制器)配置在0.55T的水平方向均匀磁场内，使磁场的磁力线垂直贯穿箔片。二氧化矾纳微米晶须分散在PVA水溶液中制备了弱磁性纳微米粒子的高分子悬浮液。磁场调制器表面平铺厚度约10～20μm的塑料薄膜后，滴上二氧化矾纳微米晶须的悬浮液，待溶剂蒸发干燥后形成条状图案(图1)。
实施例2
用五氧化二钒纳微米晶须分散液替代二氧化矾纳微米晶须的分散液以外，其他与实施例1做相同的工艺操作，得到条状图案化(图2)。由图2可以看出，所得到的高分子复合膜的五氧化矾纳微米晶须是与磁场方向呈45度取向。
实施例3
厚度各300微米的强铁磁性铁(Fe)箔片和顺磁性铝(Al)箔片交替层叠的集成块(磁场调制器)配置在12T的水平方向均匀磁场内，使磁场的磁力线垂直贯穿箔片。CNT分散在PS的甲苯溶液中制备了CNT的高分子悬浮液。磁场调制器表面平铺厚度约100μm的玻璃载波片后，滴上CNT的高分子悬浮液，待溶剂蒸发干燥后形成条状图案(图3)。由图3可以看出，所得到的PS复合薄膜的CNT是与磁场方向平行取向。
实施例4
厚度各300微米的强铁磁性铁(Fe)箔片和顺磁性铝(Al)箔片交替层叠的集成块(磁场调制器)配置在10T的水平方向均匀磁场内，使磁场的磁力线垂直贯穿箔片。抗磁性PS微球和顺磁性氧化镉纳米棒分散在的PVA水溶液中制备了PS微球和氧化镉纳米棒的高分子悬浮液。磁场调制器表面平铺厚度约100μm的玻璃载波片后，滴上上述高分子悬浮液，待溶剂蒸发干燥后形成条状图案(图4)。由图4可以看出，PS微球和氧化镉纳米棒在同一张PVA复合薄膜中形成各自的条状图案。
实施例5
厚度各300微米的强铁磁性铁(Fe)箔片和顺磁性铝(Al)箔片交替层叠的集成块(磁场调制器)配置在10T的水平方向均匀磁场内，使磁场的磁力线垂直贯穿箔片。对三聚噻吩甲苯溶液和十二烷基磺酸钠的水溶液混合制备对三聚噻吩的乳液。磁场调制器表面平铺厚度约170μm的玻璃载波片后，滴上上述对三聚噻吩的乳液，再滴上氯化锰水溶液。待溶剂蒸发干燥后形成对三聚噻吩微晶和十二烷基磺酸钠微晶的条状图案化薄膜(图5)。从偏光显微镜观察(图5)可以确认，对三聚噻吩微晶和十二烷基磺酸钠微晶在图案化的同时实现了磁场取向。
Claims (9)
1、一种弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜，其特征在于添加到高分子中的弱磁性纳微米粒子在基底内呈条状或阵列排列或图案化的定向取向的高分子薄膜，其中所述弱磁性纳微米粒子为纳微米尺寸的抗磁性和顺磁性物质，所述基底为高聚物薄膜、单晶硅片或玻璃薄片，基底厚度在100μm以下。
2、根据权利要求1的高分子薄膜，其特征在于所述顺磁性物质和抗磁性物质为有机材料、无机材料或生物材料；所述高聚物薄膜为聚丙烯酰胺薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚丙烯酸薄膜、聚乙二醇薄膜、聚电解质薄膜、聚氧化乙烯薄膜、聚乙烯吡咯烷酮薄膜、聚马来酸酐薄膜、聚二甲基二烯丙基氯化铵薄膜、聚乙烯胺薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚1-丁烯环氧树脂薄膜、聚丙烯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、氯化聚氯乙烯薄膜、聚醋酸乙烯薄膜、聚丙烯酸酯薄膜、聚异戊二烯薄膜、聚丁二烯薄膜、聚氯丁二烯薄膜、聚环氧氯丙烷薄膜、环氧树脂薄膜、聚苯砜薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚丁烯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚噻吩薄膜、环氧树脂薄膜或酚醛树脂薄膜。
3、根据权利要求2的高分子薄膜，其特征在于所述顺磁性物质和抗磁性物质为低聚噻吩微晶、低聚苯微晶、蒽微晶、聚苯乙烯微球、富勒烯C60纳微米球、纤维素微晶、氧化镉、五氧化二矾、二氧化钒、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、碳酸钙或氧化铝纳微米晶体或晶须、碳纳米管或红细胞。
4、一种权利要求1的高分子薄膜的加工方法，包括下列步骤：①配制弱磁性纳微米粒子的高分子的预聚物、溶液或悬浮液；②在加工设备的磁场调制器表面上调制所需图案的磁场分布；③在磁场调制器表面基底上涂上步骤①中配制的弱磁性纳微米粒子的高分子溶液或悬浮液；④通过加热或者室温挥发溶剂使微粒子固定，得到弱磁性纳微米粒子呈条状或阵列排列或图案化的高分子薄膜。
5、根据权利要求4的高分子薄膜的加工方法，其特征在于所述弱磁性纳微米粒子为纳微米尺寸的抗磁性和顺磁性物质；所述高分子悬浮液或溶液为水溶性高分子和油溶性高分子物质的悬浮液或溶液；所述预聚物为环氧树脂或光固化树脂；所述基底为高聚物薄膜、单晶硅片或玻璃薄片，其基底厚度在100μm以下。
6、根据权利要求5的加工方法，其特征在于所述高聚物薄膜为聚丙烯酰胺薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚丙烯酸薄膜、聚乙二醇薄膜、聚电解质薄膜、聚氧化乙烯薄膜、聚乙烯吡咯烷酮薄膜、聚马来酸酐薄膜、聚二甲基二烯丙基氯化铵薄膜、聚乙烯胺薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚1-丁烯环氧树脂薄膜、聚丙烯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、氯化聚氯乙烯薄膜、聚醋酸乙烯薄膜、聚丙烯酸酯薄膜、聚异戊二烯薄膜、聚丁二烯薄膜、聚氯丁二烯薄膜、聚环氧氯丙烷薄膜、环氧树脂薄膜、聚苯砜薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚丁烯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚噻吩薄膜、环氧树脂薄膜或酚醛树脂薄膜；所述高分子预聚物、溶液或悬浮液为环氧树脂、酚醛树脂或聚氨酯的预聚物、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚电解质、聚苯乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯膜或聚异戊二烯的溶液或其悬浮液；所述抗磁性或顺磁性物质为有机材料、无机材料和生物材料。
7、根据权利要求6的加工方法，其特征在于所述抗磁性或顺磁性物质为低聚噻吩微晶、低聚苯微晶、蒽微晶、聚苯乙烯微球、富勒烯C60纳微米球、纤维素微晶、氧化镉、五氧化二矾、二氧化钒、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、碳酸钙或氧化铝纳微米晶体或晶须碳纳米管或红细胞。
8、一种权利要求1或4的加工设备，其特征在于由试样容器、磁场调制器和磁场发射器组成；其中试样容器主要包括基底和容器，基底厚度为100μm以下，置于磁场调制器表面上；所述磁场调制器为抗磁性物质和顺磁性物质、抗磁性物质和铁磁性物质、顺磁性物质和铁磁性物质或其组合构成；所述磁场发射器为永磁体、电磁铁、超强电磁铁或其组合，磁场强度为0.1-30T，磁场调制器置于水平方向或垂直方向均匀磁场内，使磁场的磁力线垂直贯穿或平行于箔片。
9、根据权利要求8的加工设备，其特征在于所述磁场调制器由强铁磁性铁箔片和弱磁性铝箔片交替层叠的集成块构成；所述基底为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚丁烯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、单晶硅片或玻璃薄片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102393086A CN101428491B (zh) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | 弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及加工设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102393086A CN101428491B (zh) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | 弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及加工设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101428491A true CN101428491A (zh) | 2009-05-13 |
| CN101428491B CN101428491B (zh) | 2012-05-23 |
Family
ID=40644232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008102393086A Expired - Fee Related CN101428491B (zh) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | 弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及加工设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101428491B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102321360A (zh) * | 2011-07-27 | 2012-01-18 | 东南大学 | 具有单分散特征的金属氧化物晶须-聚氨酯复合材料的制备方法 |
| CN105040409A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种磁性纳米复合材料的制备方法 |
| CN105133293A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-12-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种导电纳米复合材料的制备方法 |
| CN106231803A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-12-14 | 北京化工大学 | 一种基于磁性石墨烯的导电导热图案的制备方法 |
| CN107383536A (zh) * | 2017-08-05 | 2017-11-24 | 福建师范大学 | 一种光催化薄膜的制备方法及装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7550520B2 (en) * | 2005-05-31 | 2009-06-23 | The University Of Alabama | Method of preparing high orientation nanoparticle-containing sheets or films using ionic liquids, and the sheets or films produced thereby |
| CN1899795A (zh) * | 2006-07-19 | 2007-01-24 | 北京航空航天大学 | 一种有序微结构树脂基复合材料膜制备装置 |
-
2008
- 2008-12-09 CN CN2008102393086A patent/CN101428491B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102321360A (zh) * | 2011-07-27 | 2012-01-18 | 东南大学 | 具有单分散特征的金属氧化物晶须-聚氨酯复合材料的制备方法 |
| CN102321360B (zh) * | 2011-07-27 | 2013-02-20 | 东南大学 | 具有单分散特征的金属氧化物晶须-聚氨酯复合材料的制备方法 |
| CN105040409A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种磁性纳米复合材料的制备方法 |
| CN105133293A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-12-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种导电纳米复合材料的制备方法 |
| CN106231803A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-12-14 | 北京化工大学 | 一种基于磁性石墨烯的导电导热图案的制备方法 |
| CN107383536A (zh) * | 2017-08-05 | 2017-11-24 | 福建师范大学 | 一种光催化薄膜的制备方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101428491B (zh) | 2012-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101428491B (zh) | 弱磁性纳微米粒子图案化的高分子薄膜、加工方法及加工设备 | |
| Kalia et al. | Magnetic polymer nanocomposites for environmental and biomedical applications | |
| Chen et al. | Highly stable waterborne luminescent inks based on MAPbBr3@ PbBr (OH) nanocrystals for LEDs and anticounterfeit applications | |
| Zhu et al. | Recent advances in photonic crystal with unique structural colors: A review | |
| CN100462416C (zh) | 一种氧化锌-聚合物核壳型发光纳米粒子及其制备方法 | |
| CN105849039B (zh) | 非共价键改性的碳结构体及包含该碳结构体的碳结构体/高分子复合体 | |
| CN109320286A (zh) | 具备有序结构的磁性石墨烯基气凝胶材料及其制备方法 | |
| CN104532394A (zh) | 各向异性导电磁光三功能Janus纳米带阵列及其制备方法 | |
| Ma et al. | Fabrication of electromagnetic Fe 3 O 4@ polyaniline nanofibers with high aspect ratio | |
| Wan et al. | A library of thermotropic liquid crystals of inorganic nanoparticles and extraordinary performances based on their collective ordering | |
| CN101215401A (zh) | 一种有机无机纳米球壳结构复合材料的制备方法 | |
| Kumar et al. | Tunable photoluminescence of polyvinyl alcohol electrospun nanofibers by doping of NaYF4: Eu+ 3 nanophosphor | |
| Bi et al. | Tuned magnetism–luminescence bifunctionality simultaneously assembled into flexible Janus nanofiber | |
| Zhou et al. | Magnetism and white-light-emission bifunctionality simultaneously assembled into flexible Janus nanofiber via electrospinning | |
| CN109252290B (zh) | 磁光各向异性导电特殊结构Janus纳米带阵列膜 | |
| Alkhamis et al. | Preparation of a transparent photoluminescent self-healable smart ink for a dual-mode security authentication | |
| CN108314932A (zh) | 一种基于光固化石墨烯导电油墨印刷方法 | |
| Wang et al. | Tunable optical materials based on self-assembly of polysaccharide nanocrystals | |
| Xue et al. | Facile electrospinning construction and characteristics of coaxial nanobelts with simultaneously tunable magnetism and color-tuned photoluminescence bifunctionality | |
| CN109082773B (zh) | 磁光功能化高各向异性导电特殊Janus纳米带阵列膜 | |
| Wei et al. | Molten salt synthesis of persistent luminescent/magnetic Cr3+-doped zinc gallogermanate particles | |
| Wang et al. | Uniform Fe 3 O 4–PANi/PS composite spheres with conductive and magnetic properties and their hollow spheres | |
| Li et al. | In situ fabrication of a luminescent copper nanocluster/eggshell membrane composite and its application in visual detection of Ag+ ions, light-emitting diodes and surface patterning | |
| CN111422824B (zh) | 一种各向异性纳米材料的取向方法 | |
| CN101024518B (zh) | 具有有序纳米阵列结构的Fe3O4粉体的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120523 Termination date: 20151209 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |