CN106345649B - 一种涂布微纳颗粒的方法及其设备 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths

Abstract

本发明提供了一种涂布微纳颗粒的方法及其设备，本发明提供的涂布微纳颗粒的设备包括容雾舱以及设置在容雾舱上的雾化装置。其中，本发明通过将微纳颗粒通过雾化装置雾化分散微纳颗粒的方式涂布微纳颗粒，不仅保证分散涂布结果的均匀性、单颗粒分散性和一致性，而且还能实现大面积基片的分散涂布。

Description

一种涂布微纳颗粒的方法及其设备
技术领域
本发明涉及微纳颗粒的检测加工领域，尤其涉及一种涂布微纳颗粒的方法及其设备。
背景技术
为了测量单个微纳颗粒的性质或制造特别的微纳结构。常需要将微纳颗粒涂布在玻璃片硅片等基片上，并使大部分微纳颗粒保持一个一个分散开的状态，避免多个颗粒团聚的状态。现在，常使用旋涂机旋涂，涂布器刮涂等方法使分散有微纳颗粒的溶液在基片上形成一层液膜，待溶液挥发，在基片上留下分散的微纳颗粒。但是，目前公开的这些方法存在一些问题，如：1)由于咖啡渍圈环效应，溶液挥发过程中微纳颗粒追随溶液移动聚集，使得在基片上纳米颗粒的分布疏密不均，部分区域发生团聚，部分区域又过于稀疏。2)若基片与溶液不能相互浸润，如在亲水性基片上涂布油性溶液时，溶液不能在基片上形成液膜，就无法实现分散涂布微纳颗粒的目的；可见，目前公开的涂布方式均匀性和单颗粒分散性较差且难以保证多次涂布的一致性。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种涂布微纳颗粒的方法及其设备，采用本发明的设备涂布微纳颗粒，能够保证微纳颗粒分散涂布结果的均匀性、单颗粒分散性和一致性。
本发明提供了一种涂布微纳颗粒的设备，包括：
容雾舱；
设置在容雾舱上的雾化装置。
优选的，所述容雾舱包括底座和设置在底座上的容雾舱室罩。
优选的，所述容雾舱室罩通过卡笋固定在所述底座的卡槽上。
优选的，所述雾化装置的出雾口设置在所述容雾舱室罩上。
优选的，所述底座上设置有基片安放槽、进气孔和排气孔。
优选的，所述设备上设置有与排气孔相连通的排气管。
优选的，所述排气管上设置有排风扇。
优选的，所述设备上设置有与进气孔相连通的进气管。
优选的，所述进气管上设置有HEPA滤网。
本发明还提供了一种涂布微纳颗粒的方法，包括：采用本发明所述的设备将微纳颗粒溶液涂布在基片上，得到涂布微纳颗粒的基片。
与现有技术相比，本发明提供了一种涂布微纳颗粒的方法及其设备，本发明提供的设备包括容雾舱以及设置在容雾舱上的雾化装置。其中，本发明通过将微纳颗粒通过雾化装置雾化分散微纳颗粒的方式涂布微纳颗粒，不仅保证分散涂布结果的均匀性、单颗粒分散性和一致性，而且还能实现大面积基片的分散涂布。
附图说明
图1为本发明所述的涂布微纳颗粒的设备的分解图；
图2为本发明所述的涂布微纳颗粒的设备的组合图；
图3为本发明所述的涂布微纳颗粒的设备的剖面图；
图4为对实施例1制备的分散有二氧化硅小球的基片中一区域进行观察得到的显微放大图；
图5为对实施例1制备的分散有二氧化硅小球的基片中另一区域进行观察得到的显微放大图；
图6为对实施例2制备的分散有二氧化硅小球的基片中一区域进行观察得到的显微放大图；
图7为对实施例2制备的分散有二氧化硅小球的基片中另一区域进行观察得到的显微放大图；
图8为对对比例1制备的分散有二氧化硅小球的基片中一区域进行观察得到的显微放大图；
图9为对实对比例1制备的分散有二氧化硅小球的基片中另一区域进行观察得到的显微放大图。
具体实施方式
本发明提供了一种涂布微纳颗粒的设备，包括：
容雾舱；
设置在容雾舱上的雾化装置。
按照本发明，所述容雾舱优选包括底座和设置在底座上的容雾舱室罩；其中，本发明对底座和容雾舱室罩的连接方式没有特殊要求，只要使二者结合成密闭空间即可，优选的，本发明优选通过将所述容雾舱室罩通过卡笋固定在所述底座的卡槽上；本发明对底座以及容雾舱室罩的形状也没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际涂布的需要选择合适的形状；所述容雾舱装置的作用是使雾化后的微纳颗粒分散在基片上的装置。
本发明中，所述底座上优选设置有基片安放槽、进气孔和排气孔；本发明对底座上的基片安放槽、进气孔和排气孔的相对位置没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的位置；其中，所述基片安放槽的作用是放置基片，本发明对基片安放槽的形状没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际需要设置合适形状的基片安放槽；所述排气孔与所述排气管相连通，且所述排气管上设置有排气风扇；所述排气管的作用是排出容雾舱室罩内的残余液滴和溶剂蒸汽；所述进气孔与所述进气管相连通，且所述进气管上优选设置有HEPA滤网。
本发明对所述容雾舱室罩没有特殊要求，仅需要和底座形成密闭空间即可；优选的，本发明还在容雾舱室罩顶部设置玻璃观察窗。
按照本发明，所述雾化装置的作用是用于雾化微纳颗粒；本发明中，本发明对雾化的微纳颗粒没有特殊要求，可以是本领域公知的任何材质的颗粒直径为10nm～10μm的微纳颗粒；本发明对雾化装置的种类也没有特殊要求，如可以为压缩雾化器、网式超声雾化器或超声雾化器；本发明中，所述雾化器优选设置在所述容雾舱室罩上，更优选为设置在容物舱室罩的侧壁上；所述雾化装置上还设置有样品溶剂瓶的进液口；所述样品溶剂瓶的作用是盛放微纳颗粒溶液；本发明对微纳颗粒溶液的种类没有特殊要求，如可以为微纳颗粒的水溶液或微纳颗粒和有机溶剂的混合溶液。
具体的，本发明所述的涂布微纳颗粒的设备可以如图1～图3所示，其中，图1为本发明所述的涂布微纳颗粒的设备的分解图；图2为本发明所述的涂布微纳颗粒的设备的组合图；图3为本发明所述的涂布微纳颗粒的设备的剖面图，图中，1为底座，2为容雾舱室罩，3为排气风扇，4为HEPA滤网，5为排气管，6为进气管，7为玻璃观察窗，8为样品溶剂瓶，9为雾化器，10为雾化器出雾口，11为固定卡笋，12为固定卡槽，13为排气孔，14为进气孔，15为基片安放槽；设备的工作过程为，将基片放在底座1上的基片安放槽15内，底座1上有两个用于通风的通气管道5、6一个连接进气孔14，一个连接排气孔13。进气管口安装HEPA滤网4避免灰尘污染，排气口安装排气风扇3；容雾舱室罩2通过卡笋11固定在底座的卡槽12上形成密闭的容雾舱室，容雾舱室罩2顶部有玻璃观察窗7观察雾化涂布情况，侧面有连接雾化器出雾口10的安装孔位；雾化器9上有容纳待分散样品溶液的容器8，工作时超声雾化器9可以将容器8内的溶液连通微纳颗粒样品一起打散成直径3-4μm的液滴通过出雾口10喷射入底座1与容雾舱室罩2构成的容雾舱室内，液滴受重力影响飘落在基片上。喷雾数秒后停止喷雾，等待液滴基本沉降完毕，溶剂完全挥发，打开排气扇3排出残余液滴和溶剂蒸汽。获得微纳颗粒均匀分散在表面的基片。其中，雾化器雾化时间，等待时间，和排气时间，可根据微纳颗粒溶液中溶剂性质和颗粒浓度以及基片上要求的涂布分散密度而改变。雾化时间范围优选为0.5s-10s，等待时间范围优选为20s-300s，排气时间范围优选为10s-100s。雾化、等待、排气操作也可多次重复进行，以增加基片上微纳颗粒的涂布分散密度。
本发明还提供了一种涂布微纳颗粒的方法，包括：采用本发明所述的设备将微纳颗粒溶液涂布在基片上，得到涂布微纳颗粒的基片。其中，本发明对所述微纳颗粒没有特殊要求，可以是本领域公知的任何材质的颗粒直径为10nm～10μm的微纳颗粒；本发明对微纳颗粒溶液的种类也没有特殊要求，如可以为微纳颗粒的水溶液或微纳颗粒和有机溶剂的混合溶液。本发明对基片的材质和形状也没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际需要选择合适形状和材质的基片，其中，优选为石英基片；本发明对雾化设备的雾化的时间，等待时间和排气时间也没有特殊要求，可根据微纳颗粒溶液中溶剂性质和颗粒浓度以及基片上要求的涂布分散密度而改变；其中，雾化时间范围优选为0.5s-10s，等待时间范围优选为20s-300s，排气时间范围优选为10s-100s；雾化、等待、排气操作也可多次重复进行，以增加基片上微纳颗粒的涂布分散密度。
本发明提供了一种涂布微纳颗粒的方法及其设备，本发明提供的设备包括容雾舱以及设置在容雾舱上的雾化装置。其中，本发明通过将微纳颗粒通过雾化装置雾化分散微纳颗粒的方式涂布微纳颗粒，不仅保证分散涂布结果的均匀性、单颗粒分散性和一致性，而且还能实现大面积基片的分散涂布。
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
采用本发明的设备将500nm直径的二氧化硅小球均匀分散在2.2cm*2.2cm的石英基片上。具体操作为：
先将石英基片安放在基片安放槽内。将直径500nm的二氧化硅小球分散在乙醇溶液中，二氧化硅小球的质量分数为0.1％，将溶液倒入雾化器样品溶剂瓶中。将容雾舱室罩固定在底座上，打开网式超声雾化器2秒后关闭。等待1分钟后打开排气扇换气30秒。打开容雾舱室罩取出石英基片，在显微镜下观察，基片上已分散有二氧化硅小球。
通过采用显微镜对涂覆的基片进行观察，结果见图4，图4为对实施例1制备的分散有二氧化硅小球的基片中一区域进行观察得到的显微放大图，图5为对实施例1制备的分散有二氧化硅小球的基片中另一区域进行观察得到的显微放大图；从图中可以看出，二氧化硅小球稀疏均匀随机的分散在基片上，且多数小球是单分散状态没有团聚。比较不同区域的显微放大图，可以看出，颗粒分散密度接近，进而说明在整个基片上颗粒密度均匀。抽样统计计数得颗粒密度约为4800个/mm2。
实施例2
采用本发明的设备将500nm直径的二氧化硅小球均匀分散在2.2cm*2.2cm的石英基片上并使小球密度大于实施例1。具体操作为：
先将石英基片安放在基片安放槽内。将直径500nm的二氧化硅小球分散在乙醇溶液中，二氧化硅小球的质量分数为0.1％，将溶液倒入雾化器样品溶剂瓶中。将容雾舱室罩固定在底座上，打开网式超声雾化器1秒后关闭。等待1分钟后打开排气扇换气30秒。重复上述喷雾操作6次。打开容雾舱室罩取出石英基片，在显微镜下观察，基片上已分散有二氧化硅小球。
通过采用显微镜对涂覆的基片进行观察，结果见图6～图7，图6为对实施例2制备的分散有二氧化硅小球的基片中一区域进行观察得到的显微放大图，图7为对实施例2制备的分散有二氧化硅小球的基片中另一区域进行观察得到的显微放大图。从图中可以看出二氧化硅小球稀疏均匀随机的分散在基片上，且多数小球是单分散状态没有团聚。抽样统计计数得颗粒密度约为11400个/mm2。
对比例1
操作方法
将直径500nm的二氧化硅小球分散在乙醇溶液中，二氧化硅小球的质量分数为0.1％，将溶液滴在基片上用涂布器涂匀，待溶剂挥发在显微镜下观察。结果见图8～图9，图8为对对比例1制备的分散有二氧化硅小球的基片中一区域进行观察得到的显微放大图，图9为对实对比例1制备的分散有二氧化硅小球的基片中另一区域进行观察得到的显微放大图，从图中可以看出，颗粒团聚较多，单分散的颗粒较少，颗粒分布不均匀，有的地方多有的地方很少。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种涂布微纳颗粒的方法，包括：采用涂布微纳颗粒的设备将微纳颗粒溶液涂布在基片上，得到涂布微纳颗粒的基片；
其中，所述微纳颗粒溶液中的微纳颗粒的直径为10nm～10μm的微纳颗粒；
所述涂布微纳颗粒的设备，包括：
容雾舱；
设置在容雾舱上的雾化装置；
所述雾化装置为超声雾化器；
所述容雾舱包括底座和设置在底座上的容雾舱室罩；
所述底座上设置有基片安放槽、进气孔和排气孔；
所述涂布具体为超声雾化器(9)将容器(8)内的溶液连同微纳颗粒样品一起打散成直径3-4μm的液滴通过出雾口(10)喷射入底座(1)与容雾舱室罩(2)构成的容雾舱室内，液滴受重力影响飘落在基片上，喷雾数秒后停止喷雾，等待液滴基本沉降完毕，溶剂完全挥发，打开排气扇(3)排出残余液滴和溶剂蒸汽，获得微纳颗粒均匀分散在表面的基片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述容雾舱室罩通过卡榫固定在所述底座的卡槽上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雾化装置的出雾口设置在所述容雾舱室罩上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备上设置有与排气孔相连通的排气管。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述排气管上设置有排气扇。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设备上设置有与进气孔相连通的进气管。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述进气管上设置有HEPA滤网。
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