基于微接触印刷及激光直写碳化制备超薄碳微盘阵列、有序多孔碳膜

发布时间：2022-08-09 16:43

　　有序图案化的多孔纳米碳膜具有明确的孔隙率、优良的化学、机械和热稳定性等诸多优点。目前基于软/硬模板法的有序图案化多孔碳膜制备过程十分繁琐,并且去除模板需要苛刻的化学处理以及较高的成本,亟需开发低成本、简便易行、可规模化生产的有序图案化多孔碳膜及其碳小片阵列的制备方法。本论文结合微接触印刷和激光直写碳化聚酰亚胺（polyimide:PI）技术成功制备纳米厚度、规则图案化的碳微盘阵列（carbon disk arrays:CD As）和多孔碳膜（holey carbonfilms:HCFs）。系统研究了聚二甲基硅氧烷印章的表面处理条件、印章图案的微柱晶格结构、PI前驱体-聚酰胺酸（polyamic acid:PAA）的浓度、激光加工条件等因素对最终获得的CDAs和有序图案化HCFs的几何参数、表面形貌、化学结构、电性能的影响规律。结果表明,以低导热率和热膨胀系数的石英玻璃作为激光碳化支撑基板是成功获得致密超薄CDAs和HCFs的关键,由此通过调节PAA浓度（3-7 wt.%）,本工作实现了 CDAs和HCFs的平均厚度在数十至数百纳米范围内调节;其中,HCFs的孔径仅依赖于印章微柱直径,而... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 二维有序多孔碳材料
        1.1.1 二维有序多孔碳材料的制备及结构调控
        1.1.2 二维有序多孔碳材料的应用
    1.2 微接触印刷技术的研究进展
        1.2.1 微接触印刷技术简介及应用
        1.2.2 微接触印刷技术制备图案化纳米碳基薄膜的研究进展
    1.3 激光直写碳化技术的研究现状
        1.3.1 激光直写碳化技术简介及其加工-结构-性质的相关性研究
        1.3.2 激光直写碳化技术的应用研究
    1.4 研究目的与内容
第二章 基于微接触印刷及激光直写碳化技术制备超薄碳基微盘阵列及其表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 相关实验原材料及仪器设备信息
        2.2.2 PDMS印章的制备
        2.2.3 μCP+DLWc制备碳微盘阵列工艺流程
        2.2.4 碳微盘阵列的形貌及结构表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 μCP制备PAA微盘阵列工艺探索
        2.3.2 碳微盘阵列的形貌及结构表征
        2.3.3 碳微盘阵列直径的调控
        2.3.4 碳微盘阵列厚度的调控
    2.4 本章小结
第三章 基于微接触印刷及激光直写碳化技术制备有序多孔碳膜及其表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 相关实验原材料及仪器设备信息
        3.2.2 有序多孔碳膜制备方法
        3.2.3 有序多孔碳膜的形貌、结构及电性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 凹坑结构PDMS印章法制备有序多孔碳膜的局限性
        3.3.2 微柱结构PDMS印章法制备有序多孔PAA薄膜-工艺探索和优化
        3.3.3 微柱结构PDMS印章法制备有序多孔碳膜-形貌及结构表征
        3.3.4 微柱结构PDMS印章法制备有序多孔碳膜-尺寸、形状调控及电性能测量
    3.4 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 全文总结
    4.2 创新性
    4.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3672913