在单晶硅片表面制备碳纳米管复合薄膜的方法

摘要

一种在单晶硅片表面制备碳纳米管复合薄膜的方法，在经过处理的单晶硅片表面自组装制备磺酸基硅烷，然后再采用碳纳米管分散液在单晶硅片表面制备碳纳米管复合薄膜。先将基片浸泡在王水中加热5～6小时，取出用去离子水清洗，置入羟基化溶液，室温处理1小时，清洗干燥后浸入配制好的巯基硅烷溶液，静置6～8小时取出，冲洗后用氮气吹干置于硝酸中，把端巯基原位氧化成磺酸基，再将基片置入改性碳纳米管的悬浮液，在20～60℃静置2～24小时取出，冲洗后用氮气吹干，得到表面沉积有改性碳纳米管的复合薄膜。本发明可以将摩擦系数从无膜时的0.8降低到0.1，具有十分明显的减摩作用。

主权项

1、一种在单晶硅片表面制备碳纳米管复合薄膜的方法，其特征在于包括如下步骤：先将单晶硅片浸泡在王水中加热5～6小时，在室温中自然冷却后取出，冲洗、干燥后浸于体积比为H2SO4∶H2O2＝70∶30的溶液中，于室温下处理1小时，用去离子水超声清洗后放在防尘装置内在烘箱中干燥，然后将处理后的单晶硅片浸入巯基硅烷浓度为0.1～1.0mmol/L的苯溶液中，静置6～8小时取出，冲洗后用氮气吹干，置于质量浓度为30％～60％的硝酸中，在50～80℃下反应2小时，取出用去离子水冲洗，得到表面组装有磺酸基硅烷薄膜的单晶硅片；其次，将碳纳米管在室温下浸入稀土改性剂中浸泡2～4小时，过滤后烘干，所采用的稀土改性剂的组分重量百分比为：稀土化合物0.1～2％，乙醇95～99.7％，乙二胺四乙酸0.05～0.5％，氯化铵0.1～1％，硝酸0.02～0.5％，尿素0.03～1％；将处理得到的碳纳米管按0.1～0.2mg/ml放入N，N-二甲基甲酰胺分散剂中，40W超声波分散1～3小时，得到稳定的碳纳米管悬浮液；然后将表面组装有磺酸基硅烷薄膜的单晶硅片浸入制备好的碳纳米管悬浮液中，在20～60℃静置2～24小时，取出用大量去离子水冲洗，冲洗后用氮气吹干，得到表面沉积有改性碳纳米管复合薄膜的单晶硅片；其中，所述的稀土化合物为氯化镧、氯化铈、氧化镧、氧化铈中的一种；所述的巯基硅烷为3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷中的一种。