[发明专利]材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法

权利要求书

1.一种材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法，其特征在于，制备工艺为：

(1)在激光直写系统的控制计算机中输入设计图案的形状尺寸数据，设置激光器频率、功率和激光扫描路径、扫描速度、扫描次数，确定基体材料表面激光直写蚀刻区域及蚀刻深度；

(2)将表面沉积了纳米半导体薄膜的基体材料放置于激光直写系统的工作平台上，使纳米半导体薄膜表面对着激光光源，并对蚀刻区域进行定位及对焦；

(3)启动激光直写程序，对蚀刻区域内的纳米半导体薄膜进行直写蚀刻，在基体材料表面制备得到与设计图案形状尺寸相同的纳米半导体薄膜图案；

(4)将激光直写蚀刻后的基体材料浸入清洗剂中，超声清洗1～40min去除基体材料表面残留的粉末；

(5)将清洗后的基体材料浸入化学镀液中，使纳米半导体薄膜图案对着波长为200～580nm的催化光源；

(6)打开催化光源，使用正光催化或背光催化方式光照1～15min，在纳米半导体薄膜图案表面发生光催化氧化还原反应，使镀液中的金属离子被还原成单质金属或合金沉积在纳米半导体薄膜图案表面，生成与设计图案形状尺寸一致的初生金属镀层；

(7)继续在镀液中以初生金属镀层为活化中心进行自催化化学镀，反应时间为0～120min，实现初生金属镀层在镀液中的连续生长，最终在基体材料表面制备得到所需厚度和形状尺寸的高质量金属图案；

(8)将表面镀覆了金属图案的基体材料取出，洗涤后晾晒或吹干，即完成了基体材料表面金属图案的制备；

所述激光直写系统是连续激光直写系统或脉冲激光直写系统，所述激光波长λ为150nm≤λ≤1650nm，所述扫描速度v为0＜v<8000mm/s，所述蚀刻深度h₁为0.01μm≤h₁≤200μm且应大于等于纳米半导体薄膜的厚度h₂。

2.如权利要求1所述的一种材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法，其特征在于，所述基体材料为金属材料、无机非金属材料、高分子材料或复合材料中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法，其特征在于，所述纳米半导体薄膜为具有光催化效应的氧化物纳米半导体薄膜、非氧化物纳米半导体薄膜、复合纳米半导体薄膜中的至少一种，所述纳米半导体薄膜的厚度h₂为0＜h₂≤900nm。

4.如权利要求1所述的一种材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法，其特征在于，所述工作平台为直角坐标式工作平台、极坐标式工作平台、组合式工作平台中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法，其特征在于，所述清洗剂为溶剂型清洗剂或水性清洗剂，所述水性清洗剂为酸性清洗剂、碱性清洗剂或中性清洗剂。

6.如权利要求1所述的一种材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法，其特征在于，所述化学镀液为化学镀金、银、铜、镍、锡、钯、铝、铁、钴、锌、铬、钼、铂、钨、稀土金属及其合金液。

7.如权利要求1所述的一种材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法，其特征在于，所述催化光源为线性光源或非线性光源。

8.如权利要求1所述的一种材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法，其特征在于，所述金属是金、银、铜、镍、锡、钯、铝、铁、钴、锌、铬、钼、铂、钨、稀土金属及其合金中的至少一种。