本發(fā)明屬于微納制造領(lǐng)域，尤其涉及一種采用超聲碾壓的納米片復(fù)合材料的加工工藝。

背景技術(shù)：

在基礎(chǔ)研究與應(yīng)用前景的驅(qū)動下，人們發(fā)展了一系列制備銀納米片的方法，如光誘導(dǎo)化學還原法、快速還原沉淀法、軟模板法和聲化學方法、熱沉積法等。這些方法一般通過化學反應(yīng)或熱處理的方式完成納米片的制備，而且制備的納米片的形狀一般為三角形。現(xiàn)有的納米復(fù)合材料的制備方法分為物理法和化學法兩種，以化學方法為多。共混法屬于物理法，就是直接將納米粉體添加到聚合物基體中，是一種常用的比較簡單和易于實行的方法，在納米微粒與聚合物材料直接混合中，混合的形式可以是機械共混、溶液共混、乳液共混，或者熔融共混。但這種方法存在一定的缺陷，納米微粒易于團聚，共混時在聚合物中實現(xiàn)均勻分散比較困難。在化學法中是以化學原理為依據(jù)，從納米復(fù)合材料化學組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、化學反應(yīng)、復(fù)合原理及其變化規(guī)律進行設(shè)計、合成和制備納米復(fù)合材料，通常將不同的粉體原材料混合，并利用高溫、高壓和真空等條件制備納米片復(fù)合材料，工藝產(chǎn)量高并適合規(guī)模化生產(chǎn)，但高溫高壓條件有時會對一些敏感納米材料的特性產(chǎn)生負面影響，因此現(xiàn)有的納米片復(fù)合材料的加工技術(shù)存在一定的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種采用超聲碾壓的納米片復(fù)合材料的加工工藝，該方法為物理加工方法，能夠在常溫常壓條件下實現(xiàn)納米片復(fù)合材料的加工，避免高溫高壓條件對一些敏感納米材料的性能產(chǎn)生負面影響，且對納尺度材料b沒有延展性要求，而且工藝中的碾壓過程能夠直接在具有idt電極的基板上進行，在加工納米片復(fù)合材料的同時，改善了納米片復(fù)合材料與基板電極之間的結(jié)合。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種采用超聲碾壓的納米片復(fù)合材料的加工工藝，包括以下操作步驟：首先利用微尺度的柔性超聲工具1碾壓微納尺度材料a，使所述微納尺度材料a成為片狀結(jié)構(gòu)，然后將納尺度材料b加入到所述片狀微納尺度材料a上，利用柔性超聲工具1再次進行碾壓，獲得由所述片狀微納尺度材料a構(gòu)成的基底材料和所述納尺度材料b構(gòu)成的表面修飾材料共同構(gòu)成的納米片復(fù)合材料。

以上操作步驟中，所述的柔性超聲工具1為環(huán)狀，所述的微納尺度材料a為具有良好延展性的顆粒、線或片狀結(jié)構(gòu)，特征尺寸在納米級或者微米級，所述的納尺度材料b無延展性要求，碾壓過程中，微尺度柔性超聲工具1做與基板垂直的振動，進而對微納尺度材料a施加超聲頻率的動壓力。

作為一種優(yōu)選方案，柔性超聲工具1采用環(huán)狀玻璃纖維。

本發(fā)明的有益效果是利用本發(fā)明提供的物理加工方法，能夠在常溫常壓條件下實現(xiàn)納米片復(fù)合材料的加工，不需要采用化學加工法，避免了高溫高壓條件對一些敏感納米材料的性能產(chǎn)生負面影響，所以本發(fā)明的加工工藝可以加工一些敏感的納米材料，從而擴大了該加工工藝的適用范圍，而且工藝中的碾壓過程能夠直接在具有idt電極的基板上進行，在加工納米片復(fù)合材料的同時，改善納米片復(fù)合材料與基板電極之間的結(jié)合。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發(fā)明中的微尺度柔性超聲工具的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為柔性超聲工具，2為振動傳輸桿，3為超聲換能器。

圖2為本發(fā)明中在idt電極基板上加工納米片復(fù)合材料示意圖。

其中，4為idt電極，5為微納尺度材料a。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

實施例1

微尺度的柔性超聲工具1為直徑10微米玻璃纖維圍成的圓環(huán)，該圓環(huán)直徑為2毫米,微尺度的柔性超聲工具1上端點粘貼于振動傳輸桿2的左端的圓心處，振動傳輸桿2為不銹鋼，直徑為1.4毫米，振動傳輸桿2焊接在超聲換能器3的輻射面上，超聲換能器3也可以為壓電片。微納尺度材料a為銀納米線，直徑300納米，長30微米。納尺度材料b為氧化鋅顆粒，直徑為100納米。微尺度的柔性超聲工具1作為驅(qū)動部件，在外界正弦交流電信號激勵下驅(qū)動時，由于逆壓電效應(yīng)，壓電片出現(xiàn)周期性形變。

具體實驗過程為：首先制備帶有微尺度的環(huán)狀玻璃纖維的超聲器件，再利用微尺度的柔性超聲工具1碾壓銀納米線，使銀納米線成為片狀結(jié)構(gòu)，然后將氧化鋅納米顆粒加入到銀納米片上，利用柔性超聲工具再次進行碾壓，獲得由寬度為2微米、長度為34微米的銀納米片基底材料和直徑為100納米的氧化鋅顆粒表面修飾材料構(gòu)成的納米片復(fù)合材料。

實施例2

微尺度的柔性超聲工具1為直徑5微米碳纖維圍成的圓環(huán)，該圓環(huán)直徑為1.5毫米,微尺度的柔性超聲工具1上端點粘貼于振動傳輸桿2的左端的圓心處，振動傳輸桿2為不銹鋼，直徑為1.4毫米，振動傳輸桿2焊接在超聲換能器3的輻射面上，超聲換能器3也可以為壓電片，idt電極基板上相鄰叉指電極間距均為5微米，電極寬度均為5微米。微納尺度材料a為銀納米線，直徑300納米，長30微米。納尺度材料b為氧化鋅顆粒，直徑為100納米。微尺度的柔性超聲工具1作為驅(qū)動部件，在外界正弦交流電信號激勵下驅(qū)動時，由于逆壓電效應(yīng)，壓電片出現(xiàn)周期性形變。

具體實驗過程為：首先制備帶有微尺度的環(huán)狀玻璃纖維的超聲器件，再通過聲學操控方法將銀納米線5放置于idt電極4上，如圖1所示，利用微尺度柔性超聲工具1碾壓銀納米線，使銀納米線成為片狀結(jié)構(gòu)，然后將氧化鋅納米顆粒加入到銀納米片上，利用微尺度柔性超聲工具1再次進行超聲碾壓，獲得由寬度為2微米、長度為30微米的銀納米片基底材料和直徑為100納米的氧化鋅納米顆粒表面修飾材料構(gòu)成的納米片復(fù)合材料，在加工納米片復(fù)合材料的同時，改善納米片復(fù)合材料與電極之間的結(jié)合。

實施例3

微尺度的柔性超聲工具1為直徑40微米銅纖維圍成的圓環(huán)，該圓環(huán)直徑為2毫米,微尺度的柔性超聲工具1上端點粘貼于振動傳輸桿2的左端的圓心處，振動傳輸桿2為不銹鋼，直徑為1.4毫米，振動傳輸桿2焊接在超聲換能器3的輻射面上，超聲換能器3也可以為壓電片。微納尺度材料a為銀納米線，直徑300納米，長30微米。納尺度材料b為氧化鋅顆粒，直徑為100納米。微尺度的柔性超聲工具1作為驅(qū)動部件，在外界正弦交流電信號激勵下驅(qū)動時，由于逆壓電效應(yīng)，壓電片出現(xiàn)周期性形變。

具體實驗過程為：首先制備帶有微尺度的環(huán)狀銅纖維的超聲器件，再利用微尺度的柔性超聲工具1碾壓銀納米線，使銀納米線成為片狀結(jié)構(gòu)，然后將氧化鋅納米顆粒加入到銀納米片上，利用柔性超聲工具再次進行碾壓，獲得由寬度為3微米、長度為35微米的銀納米片基底材料和直徑為100納米的氧化鋅顆粒表面修飾材料構(gòu)成的納米片復(fù)合材料。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種采用超聲碾壓的納米片復(fù)合材料的加工工藝，涉及微納制造領(lǐng)域，能夠在常溫常壓下進行。本發(fā)明包括，首先利用微尺度的柔性超聲工具1碾壓微納尺度材料A，使所述微納尺度材料A成為片狀結(jié)構(gòu)，然后將納尺度材料B加入到所述片狀微納尺度材料A上，利用柔性超聲工具1再次進行碾壓，獲得由所述片狀微納尺度材料A構(gòu)成的基底材料和所述納尺度材料B構(gòu)成的表面修飾材料共同構(gòu)成的納米片復(fù)合材料。上述加工過程在常溫常壓下進行，無需借助任何化學反應(yīng)，對修飾材料B的延展性無要求。上述工藝中的碾壓過程還可以直接在具有IDT電極的基板上進行，在加工納米片復(fù)合材料的同時，改善了納米片復(fù)合材料與基板電極之間的結(jié)合。

技術(shù)研發(fā)人員：胡俊輝;王旭
受保護的技術(shù)使用者：南京航空航天大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.06
技術(shù)公布日：2017.11.07