一种基于压电陶瓷振动激励的胶体球垂直自组装方法

摘要

发明涉及一种基于压电陶瓷振动激励的胶体球垂直自组装方法。成膜过程中，垂直放置的清洁基片的顶端与压电陶瓷片刚性连接，压电陶瓷片上施加一定频率和振幅的激励电压，带动基片在垂直方向上振动。通过压电振动产生的小的能量扰动，使得胶体球更容易迁移到能量极小位置，从而形成更大面积有序的胶体晶体结构。本发明的制备方法成本低廉，操作简单，可很容易地制备粒径介于90nm~800nm范围内的胶体晶体结构。相对于单纯的垂直沉积方法，本发明所制备胶体晶体结构缺陷更少，有序面积更大。

主权项

一种基于压电陶瓷振动激励的单分散胶体球垂直自组装方法，其特征在于所述方法使用垂直沉积系统，所述系统由支架、压电陶瓷片、平整基片、激励电压源和单分散胶体球溶液组成，所述单分散胶体球溶液置于烧杯内，平整基片垂直插入烧杯内，其上端与压电陶瓷片底部连接，压电陶瓷片连接激励电压源；具体步骤如下：(1) 将单分散胶体球的水溶液用溶液去离子水稀释至质量浓度为0.1%至3%，并取稀释后的单分散胶体球溶液置于烧杯中；(2) 清洁的平整基片垂直插入步骤(1)所述烧杯中，并部分浸没于稀释的单分散胶体溶液中；(3) 平整基片的上端与压电陶瓷片底表面刚性连接；(4) 将垂直沉积系统移至一恒温恒湿箱内，调节恒温恒湿箱内的温度为室温到75oC，相对湿度为30%到70%；(5) 在压电陶瓷片上下电极间施加固定频率、固定振幅的驱动电压，使得压电陶瓷片在厚度方向上振荡，从而带动与之刚性连接的压电陶瓷片在与单分散胶体球液体面垂直的方向上振动；控制驱动电压频率在1kHz以下，电压幅值要确保陶瓷片振动振幅为100‑800nm；(6) 根据恒温恒湿箱内的温度和湿度，溶液完全挥发所需时间为5小时到36小时；待溶液挥发后，胶体球在压电陶瓷基片表面自组装成有序结构；(7) 待溶液挥发完之后，由箱内取出烧杯，取出压电陶瓷基片，在压电陶瓷基片表面即可获得大面积有序密排的胶体晶体结构。