[发明专利]微流控制备三氧化二铝中空薄膜的方法

说明书

一种微流控制备三氧化二铝中空薄膜的方法，该方法的步骤包括：制备三氧化二铝中空薄膜的原材料的准备，然后将准备好的原材料通过微流控系统进行凝胶膜制备，然后再将获得的凝胶膜进行陶瓷膜烧结获得目标产物。本申请可以达到精准控制薄膜厚度和成分的优点，使得薄膜厚度更加均匀，同时由于微尺寸的天然优势使得该法具有节省材料，合成效率高等优势。此外，本申请微流控中各个通道的内径和对应的介质流速均有合理的控制参数，也是使得或者的最终产品不存在因结晶而发生固液相分离的现象，也使得最终的产品具有厚度均匀，上面均布小孔，可以适应过滤或者净化领域的使用要求。

技术领域

本申请涉及陶瓷薄膜的制备，具体的涉及一种微流控制备三氧化二铝中空薄膜的方法。

背景技术

三氧化二铝薄膜具有化学性质稳定，耐腐蚀、耐高温、机械性能强，高透射比等优良物理化学及光学性质。目前三氧化二铝薄膜的主要制备工艺有物理气相沉积法，化学气相沉积法，溶胶凝胶法等。然而上述方法在制备过程中可能存在晶体分布不均、厚度不一、稳定性欠缺或成本高等问题。

近年来微流控技术发展迅速，微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片，也被称为芯片实验室(Labon a Chip)和微全分析系统(micro-Total Analytical System)。微流控的早期概念可以追溯到19世纪70年代采用光刻技术在硅片上制作的气相色谱仪，而后又发展为微流控毛细管电泳仪和微反应器等。微流控的重要特征之一是微尺度环境下具有独特的流体性质，如层流和液滴等。借助这些独特的流体现象，微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。目前，微流控被认为在生物医学研究中具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。

而如何通过微流控的方法来制备三氧化二铝薄膜尚无报道。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种晶体分布均匀、厚度均一、稳定性好，成本低的微流控制备三氧化二铝中空薄膜的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种微流控制备三氧化二铝中空薄膜的方法，该方法的步骤包括：制备三氧化二铝中空薄膜的原材料的准备，然后将准备好的原材料通过微流控系统进行凝胶膜制备，然后再将获得的凝胶膜进行陶瓷膜烧结获得目标产物。

优选的，所述的原材料的准备：外相:5wt％聚乙烯水溶液，中间相:氧化铝和聚合物溶液构成，即将氧化铝粉末加入至1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、醚砜(PESf)和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)中制备聚合物溶液；聚合物溶液搅拌，然后将聚合物溶液在室温下脱气获得中间相；内相:熔融态石蜡(熔点27℃、50℃)。

进一步优选的，所述的氧化铝粉末为55-65wt％，1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为30-35wt％，聚醚砜(PESf)为4-7wt％，聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为0.2-1wt％；上述各组分之和为100wt％。

优选的，所述的凝胶膜制备具体包括：

使用注射泵将材料通入微流控系统的通道中，所述的微流控系统包括位于微流控主板上的第一微通道、第二微通道、第三微通道，所述的第一微通道位于微流控主板的中部并沿着长度方向延伸，一端为介质进料端、另一端为介质输出端；所述的第二微通道和第三微通道分布于第一微通道的侧面并与第一微通道垂直连接，且第二微通道位于介质流通的上游、第三微通道位于介质流通的下游；所述的第二微通道、第三微通内的介质均汇集于第一微通道内并自介质输出端输出；

然后将内相通过介质进料端输入至微流控系统的第一微通道中，将中间相输入至第二微通道、外相输入至第三微通道中；