[实用新型]一种新型碳纤维纳米锥电极

说明书

技术领域

本实用新型属于电化学及材料科学领域，涉及一种新型碳纤维纳米锥电极。

背景技术

目前构建纳米电极的方法一般分为一步法和两步法。一步法将电极尖端以外的部分绝缘，主要是将刻蚀的金属线穿过或蘸涂熔融绝缘物如石蜡、玻璃等绝缘物。由于绝缘层较厚，制得的纳米电极虽然活性面小，但是几何尺寸较大，限制了电极在纳米尺度范围内的应用。两步法首先将电极完全绝缘，然后通过各种方法将电极尖端的绝缘物除去。但是这种方法技术复杂，操作难度较大且制得的电极重复性不好。迄今为止，已有多种方法如化学和火焰蚀刻法制作针状碳纤维纳米电极，然而将电极活性表面绝缘且暴露极小的纳米尖端却存在很大困难。虽然已有文献报道采用多种方法暴露纳米级尖端，但是依然存在操作繁琐以及较难实现批量制备等问题。发展一种制作方法简单、易于实现批量生产、电化学性能优良、时空分辨率高、且可用于纳米尺度突触间隙内神经递质分泌动力学的实时动态监测的纳米锥状电极，在国际上尚未取得突破。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低噪音、高灵敏度、高时空分辨率的新型碳纤维纳米锥电极。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种新型碳纤维纳米锥电极，包含碳纤维、电极引线和玻璃毛细管；碳纤维与电极引线通过导电胶连接，碳纤维前面部分的50～100μm处刻蚀成针状，针状的尖端直径为100～300nm；玻璃毛细管的一端拉制成直径小于或等于1μm的尖端；与电极引线连接的碳纤维穿入拉尖的玻璃毛细管，且碳纤维露出玻璃毛细管尖端，电极引线露出玻璃毛细管的另一端，该端用AB胶封口。

所述的碳纤维的直径优选为5～7μm、长度优选为2～3cm。

所述的电极引线优选为铜丝；电极引线的直径优选为0.3～0.5mm，长度优选为8～12cm。

所述的导电胶优选为石墨导电胶（即环氧树脂+乙二胺+石墨粉）。

所述的玻璃毛细管的壁厚优选为0.4～0.6mm。

所述的碳纤维优选为露出玻璃毛细管尖端0.5～1μm。

上述新型碳纤维纳米锥电极的制备方法，包含如下步骤：

（1）将碳纤维与电极引线采用导电胶粘连，待导电胶凝固后，将碳纤维清洗，在空气中晾干。

（2）将碳纤维前面部分的50～100μm处刻蚀成针状。

（3）将玻璃毛细管用拉制仪拉制成直径小于或等于1μm的尖端。玻璃毛细管尖端的直径小于或等于1微米，以保证最终玻璃绝缘部分的直径小。

（4）将与电极引线连接的碳纤维穿入拉尖的玻璃毛细管内，使碳纤维露出玻璃毛细管尖端2～5μm，玻璃毛细管的另一端用AB胶封口。将刻蚀好的碳纤维穿入玻璃管要缓慢，防止用力过大戳破玻璃管的尖端。

（5）待AB胶固化后，用抛光仪进一步加热封口。具体的方法与电生理中玻璃微管的抛光方法类似。用抛光仪封口的时候一定要控制好玻璃毛细管尖端与加热丝的距离，并且在加热的过程中要根据需要，不断调节两者的位置。

（6）将露出玻璃毛细管尖端的碳纤维刻蚀至所需的长度（一般为0.5～1μm）即制得新型碳纤维纳米锥电极。在抛光仪上进一步刻蚀碳纤维尖端时要控制好玻璃毛细管尖端与加热丝的距离，防止碳纤维尖端被完全烧熔而消失。

步骤（1）中所述的导电胶优选为石墨导电胶（即环氧树脂+乙二胺+石墨粉）；因为银导电胶在后面清洗碳纤维的过程中会使碳纤维和铜丝脱落，而制作纳米电极最重要的一个步骤就是保持碳纤维表面干净。

步骤（1）中所述的清洗优选为依次用丙酮、乙醇、二次蒸馏水超声清洗。

步骤（2）中所述的刻蚀优选为用酒精灯蓝色的火焰进行刻蚀。酒精灯的火焰要烧成蓝色的火焰，这个过程从点燃酒精灯到呈蓝色火焰至少需要10分钟；蓝色的火焰有利于刻蚀得到尺寸极小的碳纤维纳米电极尖端，并使得电极表面光滑。

上述新型碳纤维纳米锥电极在突触间隙内神经递质实时探测中的应用。

本实用新型具有如下优点和效果：