CN103951839A - 纳米微球单层薄膜的大面积自组装制备方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了纳米微球单层薄膜的自组装制备方法及其装置。具体的，本发明提供了一种纳米微球单层薄膜的自组装制备方法：将纳米微球溶液装入所述注射器中，将表面活性剂溶液装入盛液器皿中；运行制备纳米微球单层薄膜的自组装装置，将所述纳米微球溶液注入所述盛液器皿中的表面活性剂溶液，生成所述纳米微球单层薄膜。该方法的制备工艺简单，成本低廉，可制备大面积的二维有序的纳米微球单层薄膜，克服了现有技术成形质量差、成形时间长、成形面积小且无法大规模生产的缺点。

Description

纳米微球单层薄膜的大面积自组装制备方法及其装置

技术领域

本发明涉及薄膜制备领域，具体地涉及纳米微球单层薄膜的大面积自组装制备方法及其装置。

背景技术

近些年来，有序周期结构材料在光电器件、光催化、生物传感、分子的吸附和分离，以及光子晶体等化学、物理以及生物的众多领域产生了非常大的应用价值。有序周期结构材料的制备方法主要包括：微加工刻蚀技术、全息干涉法、光刻法、以及模板-填充法和自组装方法等。对于微加工刻蚀技术、全息干涉、光刻等制备方法来说，其制备工艺复杂、制备成本昂贵，制备尺寸只有微米量级等缺点，因而，开发价廉且具有大规模生产能力的工艺方法是纳米科学的研究重点之一。

众所周知，通过Langmuir-Blodgge(LB)膜技术可将气-液界面上的单层膜转移至固体模片上，得到二维有序的单层或多层膜，是超薄有序有机膜研究领域中应用最广泛的分子组装技术。但是由于LB膜中分子与基片表面、同层分子间及相邻层分子间均为范德华力结合，因而膜对温度、时间、化学环境及外压的稳定性弱，影响了它的实用性；另一方面，在分子设计时，我们既要考虑其容易成膜，又要使所成的膜具有设计所要求的物理化学性质，二者往往难以兼得。自组装(Self-Assembly，以下简称SA)膜可在一定程度上满足上述要求，近年来引起了研究者的广泛关注。目前人们研究较多的，是溶液中的SA膜。含多个长链的两亲性化合物在溶液中即可自动形成水合囊泡、单层膜和类脂双层膜，利用这一性质可模拟分子识别、生物活性分子在双层膜中的镶嵌和取向，还可以作为制备二维有序无机薄膜、二维有序有机薄膜的模板。实际上这种成膜技术仍属于LB膜技术，只是分子在溶液中的有序集合是自动的，不需要象LB膜那样施加外力。SA成膜技术快速简便，并且对温度、时间、化学环境及外压稳定，有较高的二维或三维有序性，是获得超晶格有序材料的一种有效途径。

开发基于SA成膜技术的大面积纳米微球单层薄膜的制备方法，对光学、电学、化工、生物等领域具有重要意义。首先，纳米微球颗粒具有单分散性，利用其球形形貌、粒径的均一性，可用于构筑光子带隙材料，适用于化学传感、柔性显示、生物编码等领域；其次，大面积有序纳米微球可作为模板剂使用，用于构筑具有规整结构、大比表面积的多孔体相材料，适用于高灵敏度、高催化性能传感及催化材料的研制；此外，经各种修饰后的纳米微球模板，可用于特定物质如核酸、蛋白质等生物大分子的固定及高通量、高特异性的多功能生物化学分析和检测。最近，科学家开发出一种纳米球刻蚀技术(nanospherelithography，NSL)的方法用于制备纳米结构，而采用NSL技术制备2D纳米阵列的关键，就是必须用自组装的办法形成周期遮挡层来实现周期的微纳级图形转移。该方法是使用尺寸分布窄的纳米胶体球，如聚苯乙烯纳米微球等，利用其排列高度整齐的自组装效应制成薄膜，所需仪器设备低廉，且工艺容易操作，只需变化不同纳米颗粒球的粒径，便可在各种基板上得到不同纳米尺寸的大面积周期阵列结构。

综上所述，自组装技术目前被公认为是一种价廉高效的纳米材料制备的关键技术，在全球各实验室得到了广泛应用和研究。然而，已经报道的自组装技术所制得的单层薄膜，往往具有成形质量差、成形时间长、成形面积小等问题，往往仅可以用于实验研究，无法满足大规模生产的需要。

综上所述，目前尚缺乏令人满意的、成形质量高、成形时间长、成形面积大以及可大规模生产的自组装制膜技术，因此，本领域迫切需要开发新的高成形质量、长成形时间、大成形面积以及可大规模生产的自组装制膜技术。

发明内容

本发明提供了一种成膜质量高、成膜面积大、并可大规模生产的纳米微球单层薄膜的制备方法及其装置。

在本发明的第一方面，提供了一种制备纳米微球单层薄膜的装置，该装置包括：

盛液器皿、至少一个注射泵和至少一个与所述注射泵配套使用的注射器；

所述注射泵用于推动所述注射器将注射器中的液体注入所述盛液器皿中；

所述注射器的注射角为0～90°。

在另一优选例中，所述注射角为注射器中的液体从所述注射器的针尖射出时与所述盛液器皿中与液面平行的底面的最小夹角。

在另一优选例中，所述注射角为0～30°。

在另一优选例中，所述注射器的针头分为相连接的第一端部和第二端部，且所述第一端部和第二端部之间的最小夹角为90～180°。

在另一优选例中，所述注射角为30～90°。

在另一优选例中，所述针头的第一端部和第二端部在同一直线上。

在另一优选例中，所述针头的第一端部靠近针筒。

在另一优选例中，所述装置包括两个注射泵和至少两个注射器，每个所述注射泵至少配套有一个注射器。

本发明第二方面提供了一种纳米微球单层薄膜的自组装制备方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供自组装制备纳米微球单层薄膜的装置，该装置包括：盛液器皿、至少一个注射泵和至少一个与所述注射泵配套使用的注射器，所述注射器的注射角为0～90°；

(b)将纳米微球溶液装入所述注射器中，将表面活性剂溶液装入所述盛液器皿中，其中，所述纳米微球溶液的比重小于所述表面活性剂溶液的比重；和

(c)运行所述装置，将所述纳米微球溶液注入所述盛液器皿中的表面活性剂溶液，生成所述纳米微球单层薄膜。

在另一优选例中，所述装置为权利要求1至3中任一项所述的制备纳米微球单层薄膜的装置。

在另一优选例中，所述纳米微球单层薄膜在气-液界面生成，其中，所述气-液界面中的气指大气环境，液指所述表面活性剂溶液的液面。

在另一优选例中，上述方法还包括以下步骤：

(d)将在所述表面活性剂液体表面生成的所述纳米微球单层薄膜铺设到基片的至少一个主表面上。

在另一优选例中，所述基片包括：单晶硅、多晶硅、非晶硅、锗、砷化镓、磷化铟，或其组合。

在另一优选例中，所述基片包括可被氧化的光电材料。

在另一优选例中，所述基片包括载玻片、石英玻璃片、导电玻璃片，或其组合。

在另一优选例中，所述基片表面为平面或曲面。

在另一优选例中，所述装置的运行包括选自下组的一个或多个特征：

注射角为0～30°；

流速为0.05～3.0ml/h；

剂量为3×10^-4～5×10^-1ml/cm²；

针尖距液面高度为-2～3mm。

在另一优选例中，所述流速指单位时间内纳米微球溶液从所述针头输出的体积、剂量指所述表面活性剂溶液液面的单位面积上所需纳米微球溶液的体积。

在另一优选例中，所述表面活性剂包括：十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯、硬脂酸、氨基酸、卵磷脂，或其组合。

在另一优选例中，所述表面活性剂的浓度为0.15×10^-5～8.5×10^-3mol/L。

在另一优选例中，所述表面活性剂溶液的体积占所述器皿总体积的20％～95％。

在另一优选例中，所述器皿中液面的面积为1cm²～100m²。

在另一优选例中，所述表面活性剂溶液包括水、乙醇、丙酮，较佳地，为去离子水。

在另一优选例中，所述纳米微球溶液包括纳米微球和铺展剂。

在另一优选例中，所述铺展剂为乙醇。

在另一优选例中，所述纳米微球颗粒的直径平均为50nm～5000nm。

在另一优选例中，所示纳米微球溶液包括分散纳米微球的极性溶剂，较佳地，为去离子水，乙醇，或组合。

在另一优选例中，所述纳米微球溶液中溶剂与所述铺展剂的体积比为1:0.3～1:3.5，优选地，所述比例为1:1.1～1:1.3

在另一优选例中，所述纳米微球选自：聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲醋微球、SiO₂纳米球、TiO₂纳米球，或其组合。

在另一优选例中，所述聚合物微球包括：聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲醋微球，或其组合。

在另一优选例中，所述纳米微球包括：聚合物微球。

在另一优选例中，所述步骤(d)包括：

将基片放入液面浮有纳米微球单层薄膜的表面活性剂溶液中，捞取所述纳米微球薄膜到所述基片的主表面；或

提前将基片放入所述表面活性剂溶液中，在表面活性剂溶液表面生成所述纳米微球单层薄膜后，利用液面沉降法降低所述液面浮有纳米微球薄膜的表面活性剂溶液液面，将所述纳米微球薄膜沉降到所述基片表面。

在另一优选例中，在所述液面沉降法中所述表面活性剂溶液液面降低的速度为0.5～3mm/min，较佳地，为0.5～1mm/min。

在另一优选例中，所述纳米微球单层薄膜的面积为1mm²～90m²。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1示出了本发明实施例中聚苯乙烯纳米微球单层薄膜自组装制备装置的示意图；

图2示出了本发明实施例中聚苯乙烯纳米微球单层薄膜自组装制备的具体操作示意图；

图3示出了本发明实施例中所用制备装置的注射器针头的示意图；

图4中的4-1示出了本发明实施例1所制备的聚苯乙烯纳米微球单层薄膜铺设在硅片表面后的照片；4-2示出了本发明实施例1所述制备的聚苯乙烯纳米微球单层薄膜的扫描电子显微镜照片；

图5示出了本发明实施例1中铺设聚苯乙烯纳米微球单层薄膜到硅片表面的方法的流程示意图；

图6示出了本发明实施例2中SiO₂纳米微球单层薄膜的扫描电子显微镜照片；

图7示出了本发明实施例3中聚苯乙烯纳米微球单层薄膜的扫描电子显微镜照片；

图8示出了本发明对比例1中聚苯乙烯微球单层薄膜的扫描电子显微镜照片；

图9示出了本发明对比例2中聚苯乙烯微球单层薄膜的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过大量试验，首次发现，可以通过注射泵推动注射器，将纳米微球溶液注射到含有表面活性剂的溶液中，在表面活性剂的溶液表面大面积自组装生长二维有序的纳米微球单层薄膜，该方法的制备工艺简单，成本低廉，可制备大面积的二维有序的纳米微球单层薄膜，克服了现有技术薄膜成形质量差、成形时间长、成形面积小且无法大规模生产的缺点。在此基础上完成了本发明。

制备纳米微球单层薄膜的装置

如图2和图3所示，本发明制备纳米微球单层薄膜的装置，包括盛液器皿3、至少一个注射泵1和至少一个与所述注射泵配套使用的注射器2；所述注射器2包括针筒和针头，且所述注射泵1用于推动所述注射器2将注射器2中的液体注入所述盛液器皿3中；所述注射器2的注射角为0～90°。

在使用时，注射泵1推动注射器2，将注射器2中的液体以一定的流速注入到盛液器皿3中，其中，注射角为注射器中的液体从所述注射器的针尖射出时与所述盛液器皿中与液面平行的底面的最小夹角，即注射角可调。

在本发明中，所述注射泵是指能够以一定速度推动注射器出射液体的装置。一种优选的注射泵的规格为：通道数量1～4、适用注射器类型10μl～60ml、每微步距离0.1561Jm(1/16步)、每微步注射量0.13μl(60ml注射器)、最大线速度65mm/min、最小线速度5μm/min、流量范围249.95IJL/hr～54.16ml/min(60ml注射器)。一种优选的注射器是指有刻度的1ml容积普通规格针管设备。

在本发明中，所述器皿主要是指各类普通试验容器及用具，用于完成自组装过程的器皿按照铺设薄膜面积需要选择相应面积大小的器皿：玻璃或者有机材料皆可、圆形或者方形皆可、没有特定的限制，优选地，容器的内壁高度大于2cm。

在本发明中，优选地，制备纳米微球单层薄膜的装置可在无尘无震恒温的环境下搭建，利用注射泵来控制装有纳米微球溶液的注射器，利用相应器皿装载去表面活性剂溶液形成平整的液面，然后将注射器针头与液面接触连接，从而能实施平稳的液体注射；优选地，所述装置可以使用多台注射泵来完成多管注射器的注射，有效提高成膜效率。

在本发明中，注射器的针头可被分为第一端部a和第二端部b(如图3所示)，主要是为了调节注射角，将针头弯折，从而方便以有利于薄膜铺设的注射角出射液体。针尖与盛液器皿中液体的距离可正可负，正值表示针尖位于液面上方，负值表示针尖位于液面下方(即***液面)。

自组装

本发明中的自组装指在纳米微球溶液中的纳米微球在表面活性剂溶液的表面自发生成二维有序的纳米微球薄膜。

纳米微球溶液

本发明所述的纳米微球溶液是指将纳米微球原液(即纳米微球在溶剂中的单性分散液，优选溶剂为水，较佳地为去离子水)与铺展剂按照一定比例混合，然后经过超声振荡等方式，使纳米微球充分分散后所得溶液。

在本发明的一优选实施例中，所述纳米微球溶液是按照聚苯乙烯(PS)原液：无水乙醇＝1：1.2的体比来配置，其中使用是商业购置的PS原液(含量：100(％)、固含量：5％w/v、粒径范围：50nm～5μm)。可根据需要，在注射器中装载包含不同大小尺寸的纳米微球的纳米微球溶液。

纳米微球单层薄膜的自组装制备方法

本发明还提供了本发明纳米微球单层薄膜的自组装制备方法。通常，制备纳米微球单层薄膜的方法包括：

(a)提供自组装制备纳米微球单层薄膜的装置，该装置包括：盛液器皿、至少一个注射泵和至少一个与所述注射泵配套使用的注射器，所述注射器包括针筒和针头，且所述注射器的注射角为0～90°。

(b)将所述纳米微球溶液装入所述注射器中，将所述表面活性剂溶液装入所述盛液器皿中，其中，所述纳米微球的比重小于所述表面活性剂溶液的比重。

(c)运行所述装置，将所述纳米微球溶液注入所述盛液器皿中的表面活性剂溶液，生成所述纳米微球单层薄膜。

在本发明的一优选例中，本发明的纳米微球单层薄膜的自组装制备方法如下：

配置纳米微球溶液及表面活性剂溶液；搭建包括注射泵、注射器、盛液器皿等设备在内的纳米微球薄膜自组装制备装置；微调包括注射器针尖在内的相关装置的位置、角度、结构等参数，实现针管针尖与气-液界面的特定位置接触，从而保证纳米微球在气-液界面的高效扩散；设置注射泵参数，实现对纳米微球溶液在从针管针尖射出时速度以及流量的控制，从而进一步控制纳米颗粒的扩散；对膜层成形过程的检测性观察以及膜层成形后的观察；各种清洗后不同尺寸基片对纳米微球单层薄膜的捞取。

其中，所述注射泵参数设置是指为确保自组装成膜的质量以及单位液面积成膜所需纳米微球溶液剂量，需要注射器在装有相应容积的纳米微球溶液的前提下按照一定的出射速率在液面射出；所述自组装所需纳米微球溶液剂量根据表面活性剂溶液液面实际面积，按照不小于3×10^-3ml/cm²的纳米微球溶液比例配置来装填注射器；所述自组装过程中纳米微球溶液单管注射器出射速度不大于3ml/h的速率设置。

在该优选例中，对膜层成形过程的检测性观察以及膜层成形后的观察，是指在自组装过程中，表面活性剂溶液液面会在普通光照情况下，经历由初始阶段液面的彩色光泽到最后成膜的单一色泽，其中最后成膜所呈现的色泽因自组装所选的的纳米微球大小而有相应改变，颜色主要集中在蓝紫色光波段。

应用

本发明纳米微球单层薄膜的制备方法可用于构筑光子带隙材料，适用于化学传感、柔性显示、生物编码等领域。

利用本发明的纳米微球单层薄膜的制备方法制备的纳米微球单层薄膜可作为模板剂构筑多孔体相材料、经修饰的纳米微球薄膜模板可用于核酸、蛋白质等生气大分子的固定及高通量、高特异性的多功能生物化学分析和检测。此外，纳米微球单层薄膜也可作为阻挡层用于纳米球刻蚀技术。

本发明的主要优点包括：

(1)本发明开发了一种基于自组装的高效、廉价、可控的大面积纳米微球单层有序薄膜生长工艺，实验证明，纳米微球单层薄膜的致密性、连续性都很好，取得了显著的效果。

(2)本发明生成的纳米微球单层薄膜适用范围广，能在各类基片表面铺设。

(3)本发明适用于纳米微球颗粒直径在50～1000nm尺寸的自组装单层有序薄膜生长，可选择的纳米微球颗粒种类繁多。

(4)本发明生产的纳米微球单层薄膜面积不单单可以满足实验室需要的平方厘米数量级，同时可以工业生产的尺寸要求。

(5)本发明的工艺过程十分简单，操作轻便，不需要消耗大量的人力。

(6)本发明的制备方法简单易行，且对原材料和设备要求低，与现有工业生产工艺兼容性好，适于推广应用。

(7)本发明的制备方法可与大规模化生成相结合，并适用于工业应用，兼具效率、质量及成本优势。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。

实施例1

本实施例制备300nm聚苯乙烯纳米微球大面积自组装单层薄膜。本实施例是在下述主要装置上进行的，如图1所示：采用两台LSP01-1型号的注射泵1、两支1CC注射器2、一个92×15mm培养皿3等。

在前述装置下，利用本发明提供的技术参数和改装工艺，自组装300nm聚苯乙烯纳米微球的单层薄膜，具体步骤为：

(1)溶液配制：将聚苯乙烯纳米微球原液与无水乙醇按照1:1.2的比例来配置，装于广口瓶中，然后置于超声波清洗机中超声振荡5～10分钟；称取3g重量SDS(十二烷基磺酸钠)粉末放于塑料量杯中，然后加入45ml去离子水，再置于超声波清洗机中超声振荡3～5分钟，制成表面活性剂溶液备用；利用1CC注射器吸取配制好的聚苯乙烯纳米微球溶液1ml。

(2)注射器针头改装，如图3所示，将针头前半部弯折度(即第一端部和第二端部之间的夹角θ为135度)，弯折方向与针头针尖处的截面相垂直。

(3)将装置按照图1所示在通风橱内摆放，并使注射器针头尾部略高于培养皿周边上沿，培养皿内注入去离子水并使得液面高度略低于边沿(2～3mm左右)；在培养皿内滴入配制好的表面活性剂0.5ml(总的表面活性剂浓度约为1.5×10^-3mol/L)；旋转注射器，使得针尖处截面基本与去离子水液面垂直并保持针尖稍高于液面(不大于1mm)。

(4)将上述两注射器针尖轻压接触液面然后松开，具体操作示意如图2所示，进而保证针尖处出射的聚苯乙烯纳米微球溶液紧贴整体液面。

(5)设置注射泵参数：液量设定为0.2ml；流速设定为0.15ml/h。具体使用参照装置使用说明书。

(6)通电后，开启注射泵，实验过程约为1小时，实验过程中期液面呈现彩色，最后呈现单一色调。普通日光灯下呈现淡蓝色液面，强光下呈现海蓝色液面。

(7)薄膜生成完毕后，即可利用所选已清洗的基片捞取薄膜，具体过程采用图5所示步骤，其中用清洗后的P型商业硅片捞取300nm聚苯乙烯纳米微球单层薄膜阴干后图像如4-1所示(旁边的对比物体为1元硬币)；聚苯乙烯纳米微球单层薄膜的微观结构如图4-2所示。

实施例2

按照如上所述步骤，使用商业购置的SiO₂微球原液(含量：100(％)、固含量：3％w/v、粒径大小：300nm)，采用三台LSP01-1型号的注射泵1、三支1CC注射器2、一个70×15mm培养皿3，溶液配置同上一实施例，注射器针头改装为将针头前半部弯折30度(即第一端部和第二端部之间的夹角θ为150度)，弯折方向与针头针尖处的截面相垂直，提前放置清洗后的P型商业硅片在培养皿中的去离子水下；注射泵液量设定为0.2ml；流速设定为0.15ml/h，其它步骤及参数同前。实验过程约为1.5小时。薄膜生成完毕后，采用液面沉降法使薄膜覆盖于预先放置的硅片表面，自然阴干后所得SiO₂微球薄膜的微观结构如图6所示。

实施例3

按照如上所述步骤，使用商业购置的2μm聚苯乙烯纳米微球原液(含量：100(％)、固含量：2.5％w/v)，采用两台LSP01-1型号的注射泵1、两支1CC注射器2、一个500mm×350mm×210mm的玻璃器皿3，溶液配置同实施例1，注射器针头改装为将针头前半部弯折30度(即第一端部和第二端部之间的夹角θ为150度)，弯折方向与针头针尖处的截面相垂直，提前放置清洗后的石英玻璃片在玻璃器皿中的去离子水下；注射泵液量设定为0.30ml；流速设定为0.25ml/h，其它步骤及参数同前。实验过程约为1小时。薄膜生成完毕后，采用液面沉降法使薄膜覆盖于预先放置的硅片表面，自然阴干后在110度下退火处理10分钟，所得聚苯乙烯纳米微球薄膜的微观结构如图7所示。

对比例

对比例1

按照如上所述步骤，使用200nm聚苯乙烯纳米微球原液(含量：100(％)、固含量：5％w/v)，采用三台LSP01-1型号的注射泵1、三支1CC注射器2、一个90×15mm培养皿3，溶液配置同实施例1，注射器针头改装为将针头前半部弯折45度(即第一端部和第二端部之间的夹角θ为135度)，弯折方向与针头针尖处的截面相垂直，提前放置清洗后的石英玻璃片在玻璃器皿中的去离子水；在培养皿内滴入配制好的表面活性剂的量为3.5ml(总的表面活性剂浓度约为1.05×10^-2mol/L)，注射泵液量设定为0.10ml；流速设定为0.01ml/h，其它步骤及参数同前。实验过程约为3小时。薄膜生成完毕后，采用液面沉降法使薄膜覆盖于预先放置的硅片表面，自然阴干后所得聚苯乙烯纳米微球薄膜的微观结构如图8所示。本对比例说明，以超出本发明范围的参数设置，制备不出二维有序的优质的聚苯乙烯纳米微球薄膜。

对比例2

按照如上所述步骤，使用200nm聚苯乙烯纳米微球原液(含量：100(％)、固含量：5％w/v)，采用三台LSP01-1型号的注射泵1、三支1CC注射器2、一个70×15mm培养皿、3，溶液配置同实施例1，注射器针头改装为将针头前半部弯折45度(即第一端部和第二端部之间的夹角θ为135度)，弯折方向与针头针尖处的截面相垂直，提前放置清洗后的石英玻璃片在玻璃器皿中的去离子水；旋转注射器时使得针尖距培养皿内液面高度为-2.5mm，注射泵液量设定为0.6ml；流速设定为0.5ml/h，其它步骤及参数同前。实验过程约为1小时。薄膜生成完毕后，采用液面沉降法使薄膜覆盖于预先放置的硅片表面，自然阴干后所得聚苯乙烯纳米微球薄膜的微观结构如图9所示。本对比例说明，以超出本发明范围的参数设置，制备不出二维有序的优质的聚苯乙烯纳米微球薄膜。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种制备纳米微球单层薄膜的装置，其特征在于，该装置包括：

盛液器皿、至少一个注射泵和至少一个与所述注射泵配套使用的注射器；

所述注射泵用于推动所述注射器将注射器中的液体注入所述盛液器皿中；

所述注射器的注射角为0～90°。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述注射角为0～30°。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述注射器的针头分为相连接的第一端部和第二端部，且所述第一端部和第二端部之间的最小夹角为90～180°。

4.一种纳米微球单层薄膜的自组装制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(a)提供自组装制备纳米微球单层薄膜的装置，该装置包括：盛液器皿、至少一个注射泵和至少一个与所述注射泵配套使用的注射器，所述注射器的注射角为0～90°；

(b)将纳米微球溶液装入所述注射器中，将表面活性剂溶液装入所述盛液器皿中，其中，所述纳米微球溶液的比重小于所述表面活性剂溶液的比重；和

(c)运行所述装置，将所述纳米微球溶液注入所述盛液器皿中的表面活性剂溶液，生成所述纳米微球单层薄膜。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：

(d)将在所述表面活性剂液体表面生成的所述纳米微球单层薄膜铺设到基片的至少一个主表面上。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述装置的运行包括选自下组的一个或多个特征：

注射角为0～30°；

流速为0.05～3.0ml/h；

剂量为3×10^-4～5×10^-1ml/cm²；

针尖距液面高度为-2～3mm。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂包括：十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯、硬脂酸、氨基酸、卵磷脂，或其组合。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纳米微球溶液包括纳米微球和铺展剂。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纳米微球选自：聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲醋微球、SiO₂纳米球、TiO₂纳米球，或其组合。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述纳米微球单层薄膜的面积为1mm²～90m²。