[发明专利]一种基于激光直写的金属氧化物微纳结构、其制备和应用

权利要求书

1.一种基于飞秒激光直写制备金属氧化物微纳结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将金属氧化物的前驱体与溶剂混合，制备得到金属氧化物前驱体溶胶凝胶；该溶胶凝胶中金属离子与溶剂配位，形成金属离子的凝胶网络结构；

(2)将所述金属氧化物前驱体溶胶凝胶涂覆在衬底上，得到金属氧化物前驱体溶胶凝胶薄膜；

(3)采用飞秒激光对所述前驱体溶胶凝胶薄膜进行直写，利用飞秒激光光焦点处产生的热量使金属氧化物前驱体发生反应生成金属氧化物，同时在衬底表面形成金属氧化物微纳结构。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物为二氧化锡、氧化锌、二氧化钛或氧化铝；所述金属氧化物的前驱体为金属氧化物对应的氯盐、醋酸盐或醇盐；所述溶剂为去离子水、无水乙醇、乙醚、异丙醇和乙二醇甲醚中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)具体为：将金属氧化物的前驱体与溶剂混合，加热搅拌促进金属氧化物前驱体与溶剂反应形成溶胶，降至室温后经陈化得到金属氧化物前驱体溶胶凝胶；所述陈化时间不少于5小时。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，经陈化得到金属氧化物前驱体溶胶凝胶后，向其中加入表面活性剂，搅拌均匀，使表面活性剂在所述金属氧化物前驱体溶胶凝胶中的浓度为2-50g/L；所述表面活性剂优选为聚乙二醇。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶胶凝胶中金属氧化物前驱体的浓度为0.4～0.8mol/L。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述金属氧化物前驱体溶胶凝胶薄膜的厚度为0.2～4微米。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)通过控制飞秒激光运动轨迹获得所需的图案化微纳结构，其中，所述飞秒激光的功率为50mW以上。

8.如权利要求1至7任一项所述的方法制备得到的金属氧化物微纳结构。

9.如权利要求8所述的金属氧化物微纳结构，其特征在于，所述金属氧化物微纳结构中包含图案化的微米线，所述微米线由金属氧化物纳米晶粒堆积而成，所述微米线的线宽为0.7-2微米，金属氧化物微纳结构中纳米晶粒粒径为20～200纳米。

10.如权利要求8所述的金属氧化物微纳结构的应用，其特征在于，用于制备气敏传感器或紫外光探测器。