CN103295777B - 一种磁流体薄膜的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁流体薄膜的制作方法。该方法主要包括薄膜载玻片上磁流体填充槽的制作以及磁流体填充两部分。在磁流体填充槽制作时，利用氢氟酸、浓硫酸以及水的混合溶液来对载玻片进行腐蚀，根据腐蚀时间的不同得到不同深度的填充槽。然后在不同深度的填充槽内填充磁流体，并盖上盖玻片，最后用紫外光胶封装，最终得到可用于实验研究的厚度均匀且可以长时间保存的磁流体薄膜。

Description

一种磁流体薄膜的制作方法

技术领域

本发明涉及一种磁流体薄膜的制作方法，属于化学实验操作方法领域。

背景技术

磁流体作为一种新型的功能材料，同时具有固体的磁性和液体的流动性，因此它具有很多特有光学性质。由于磁流体对光的衰减比较大，不易直接用于光学性质的研究。当前，制作厚度较低且可控的磁流体薄膜是实现对磁流体的光学性质研究的一种有效方法。通过利用制作的磁流体薄膜，可以实现对磁流体的透射率、折射率等参数的测量，磁光特性、双折射特性等光学特性以及相关微观结构上的研究。有助于推动磁流体在光学传感领域的进一步应用，并制作处相关的传感装置。因此制作磁流体薄膜对磁流体性质研究意义重大。

现有的薄膜制作方法有很多，如申请号为200910223960.3的硫化镉薄膜的制作方法以及申请号为201210170352.2的碳化硅薄膜制作方法，都是利用物质自身发生化学反应的方法来实现不同厚度的薄膜制作的，但在制作磁流体薄膜时，磁流体经过化学反应以后会严重影响并改变其原有的性质，因此运用化学反应方法并不适合制作磁流体薄膜；如专利号为201110304478.X的纸塑复合薄膜制作方法，包含多层，如树脂层、粘合层以及阻隔层等，在实验室观测时，由于每一层的界面处都会发生反射及折射现象，该方法制作的磁流体薄膜透光性差，不利于观察其内在微观结构；另外，申请号为200610168248.4的平衡薄膜应力的薄膜制作方法，运用热蒸镀法来实现薄膜的制作，但磁流体是一种同时具有固液两相的新型材料，因此无法利用镀膜的方法来制作磁流体薄膜。目前，磁流体薄膜的制作主要难点在于：1.保持薄膜厚度的均匀性。磁流体薄膜的厚度是影响其性质的关键参数，因此，在制作磁流体薄膜时需要保证其厚度可知且均匀；2.磁流体薄膜的封装问题。常用的磁流体的基液分为油基和水基两种，在空气中容易风干，因此，若要长时间存放磁流体薄膜，需要保持薄膜的密封性。因此，现有的相关制作薄膜的方法并不能够满足以上磁流体薄膜的制作要求。

基于以上背景，本发明提出了一种运用在腐蚀得到的磁流体填充槽中填充磁流体的方法制作得到厚度均匀且可知、能够长时间存放的磁流体薄膜，为实验室中研究磁流体性质（特别是光学性质）提供可靠的基础，以进一步深入的研究磁流体的光学特性，应用到光学传感领域。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为了研究磁流体的物理性质（特别是光学性质），便于观察磁流体的微观结构。需要制作厚度均匀而且能够长时间保存的磁流体薄膜样本。另外，磁流体的基液有水基和油基两种，为避免磁流体风干，需要尽量减小整个磁流体薄膜封装过程所需的时间。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明提出一种磁流体薄膜的制作方法，方法主要包括磁流体填充槽的腐蚀和磁流体填充两大部分。首先将去离子水、浓硫酸以及氢氟酸按照一定的比例配制成混合腐蚀溶液，为了防止除磁流体填充槽外的部分被腐蚀，将切割好的载玻片上下两面都用石蜡或电工胶布制作的掩膜层进行覆盖，并在其中一面的中心处用美工刀刻出需要制作的磁流体填充槽的形状后（即，该部分不被掩膜层覆盖）放入腐蚀溶液中腐蚀，一定时间后拿出载玻片，剥去掩膜层后清洗。最后，将磁流体填充到腐蚀得到的磁流体填充槽中，并用盖玻片覆盖后密封，得到最终的磁流体薄膜。

上述方案中，所述载玻片的尺寸为3.5cm×2.5cm×0.1cm，所述盖玻片的尺寸为2cm×1.5cm×0.1cm。

上述方案中，所述用载玻片的上表面掩膜层中心区域运用美工刀刻出的磁流体填充槽的尺寸为1cm×0.5cm，其它部分不做处理。

上述方案中，所述的腐蚀混合溶液是将去离子水，浓度为98%的浓硫酸，浓度为40%的氢氟酸，按比例为2:2:3配制的。

上述方案中，去离子水、浓硫酸以及氢氟酸混合溶液腐蚀玻璃的速率约为10μm/min，磁流体薄膜的厚度的控制可以通过腐蚀时间的控制来实现。

上述方案中，磁流体薄膜的密封是通过使用紫外光胶（简称为UV胶）在载玻片和盖玻片的四周连接处封粘,并通过紫外光灯的照射使UV胶快速固定实现的。

（三）有益效果

本发明不仅设计合理，方法简便易行，制作所需时间较短，且薄膜制作成本低。该方法中运用腐蚀方法制作的磁流体填充槽深度可控，且表面光滑。在此基础上填充磁流体获得的即是厚度可知且均匀的磁流体薄膜，利于实验观察和研究。磁流体薄膜封装时，采用的是紫外光胶，在紫外光等的照射下，能够很快的固定。最终制得的磁流体薄膜密封性好，可以实现长时间的保存。

附图说明

图1为薄膜的结构图：其中1为盖玻片，2为磁流体填充槽，3为载玻片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施方案，并参照附图对本发明的具体原理以及操作做进一步的详细说明。

本发明主要是运用在载玻片上腐蚀填充槽，并填充磁流体的方法，制作厚度均匀并能长时间存放的磁流体薄膜，具体操作步骤如下所述：

一、制作盖玻片1、载玻片3：使用美工刀对玻璃片进行切割，做成1片尺寸为3.5cm×2.5cm×0.1cm载玻片3，和1片尺寸为2cm×1.5cm×0.1cm盖玻片1。后用超声波清洗机清洗切好的盖玻片1和载玻片3。

二、掩膜层：运用滴石蜡或者粘贴电工胶布的方法制作掩膜层，并包覆载玻片3，在载玻片3任意一面的中心处用美工刀刻除中心区域尺寸为1cm×0.5cm的石蜡或者电工胶布。

三、配制腐蚀溶液：将98%浓硫酸、去离子水以及40%的氢氟酸按照2:2:3的比例配制成混合溶液。具体操作顺序是先将浓硫酸滴入水中在此稀释过程中运用玻璃棒不断搅拌，防止过热。然后将稀释后的硫酸溶液滴入到氢氟酸中，得到最终的腐蚀溶液。

四、腐蚀磁流体填充槽2：将带有掩膜层的载玻片3斜插入腐蚀溶液中，并保持需要腐蚀的部分朝下。在配好的腐蚀溶液中进行腐蚀时，根据所需磁流体薄膜的厚度，确定腐蚀需要的时间。

五、腐蚀后处理：配制氢氧化钠溶液。在到达上述步骤四所述的腐蚀时间后，将载玻片3从腐蚀溶液中取出并放入配好的氢氧化钠溶液中，约5分钟后，将载玻片3拿出。

六、磁流体填充槽处理：将载玻片3的掩膜层去除，并运用螺旋测微仪测量原始载玻片3的厚度和腐蚀得到的磁流体填充槽的厚度，后将载玻片3放入超声波清洗机中清洗10分钟，获得磁流体填充槽2。

七、磁流体填充：选择磁流体型号，将该型号的磁流体滴入制备好的磁流体填充槽中，同时，缓慢推动盖玻片1，使之覆盖整个磁流体填充槽2。在此过程中，应避免盖玻片1下出现气泡。

八、薄膜封装：压紧盖玻片1，用UV胶封粘盖玻片1与载玻片3的连接处，并将其置于紫外光灯下照射约30分钟，等其晾干。

九、标记：在做好的薄膜上贴上标签，标明磁流体型号以及磁流体薄膜厚度。

Claims (5)

1.一种磁流体薄膜的制作方法，该方法主要包括磁流体填充槽2的腐蚀和磁流体填充两大部分，整个过程如下所述，首先将去离子水、浓硫酸以及氢氟酸配制成混合腐蚀溶液，将切割好的载玻片用石蜡或电工胶布包裹作为掩膜层，并在载玻片3其中一面的中心处刻出需要制作的磁流体填充槽2的形状后放入腐蚀溶液中腐蚀，一定时间后拿出载玻片3，剥去掩膜层后，放入超声波清洗机中清洗，随后将磁流体填充到腐蚀得到的磁流体填充槽2中，并用盖玻片1覆盖，最后用胶粘封盖玻片1与载玻片3的连接处，晾干后即可得到磁流体薄膜。

2.如权利要求1所述的一种磁流体薄膜的制作方法，其特征在于：盖玻片1和载玻片3的材质为玻璃，盖玻片1的尺寸为2cm×1.5cm×0.1cm，载玻片3的尺寸为3.5cm×2.5cm×0.1cm。

3.如权利要求1所述的一种磁流体薄膜的制作方法，其特征在于：磁流体填充槽2的尺寸为1cm×0.5cm。

4.如权利要求1所述的一种磁流体薄膜的制作方法，其特征在于：腐蚀混合溶液是由去离子水，98％的浓硫酸，40％的氢氟酸按照2:2:3的比例配置而成，此混合溶液中，玻璃的腐蚀速率为10μm/min，需要根据所需制作的薄膜厚度不同，控制腐蚀时间的长短。

5.如权利要求1所述的一种磁流体薄膜的制作方法，其特征在于：用于封粘盖玻片1与载玻片3连接处的胶是紫外光胶(简称为UV胶)，用UV胶粘连盖玻片1与载玻片3，并将整个薄膜置于紫外光灯下照射30分钟，即可得到最终封装好的薄膜。