本發(fā)明涉及電泳沉積技術領域，更具體地，涉及一種電泳沉積裝置及其采用電泳沉積法制備薄膜的方法。

背景技術：

電泳沉積是在穩(wěn)定的懸浮液中通過直流電場的作用，驅(qū)動帶電粒子向與其帶電極性相反的電極移動，在電極表面沉積成薄膜的過程。

電泳沉積方法較旋涂法、印刷法等在純凈度和均勻性方面有顯著優(yōu)勢，且制備周期短，設備簡單，成本低廉，工藝可重復性高，能批量生產(chǎn)。因此，電泳沉積的方法在生產(chǎn)和實驗中被廣泛應用。

傳統(tǒng)電泳沉積裝置采用單一對電極，即一個陽極和一個陰極，沉積完成后，需頻繁取出更換電極，而使得沉積效率低的問題。

另外，電泳工藝中涉及到電壓、極板間距、極板平行度等參數(shù)控制，這些參數(shù)最終會對沉積的薄膜性能產(chǎn)生影響。而在實驗中為探究這些參數(shù)對薄膜沉積的影響，利用傳統(tǒng)的電泳沉積裝置往往需要繁瑣的步驟。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種提高電泳沉積效率，陰極和陽極角度調(diào)節(jié)方便精確的電泳沉積裝置及其采用電泳沉積法制備薄膜的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種電泳沉積裝置，包括電泳槽，其中，還包括：絕緣板，設置在所述電泳槽的敞口端，所述絕緣板上設置有通孔，所述通孔的內(nèi)壁上設置有凹槽或凸起；陽極固定板，放置在所述凹槽或者凸起上；陽極，一端連接在陽極固定板上，另一端伸入電泳槽內(nèi)；多個陰極，外包圍所述陽極，一端連接在絕緣板上，另一端伸入電泳槽內(nèi)，其中，通過旋轉(zhuǎn)陽極固定板調(diào)整所述陽極和多個陰極的相對角度。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種利用上述電泳沉積裝置采用電泳沉積法制備薄膜的方法，包括：在電泳槽內(nèi)放置電泳液；將絕緣板架設在電泳槽上，將多個陰極與所述絕緣板連接，將所述陽極與所述陽極固定板連接，將陽極固定板架設在絕緣板的通孔內(nèi)；通過旋轉(zhuǎn)陽極固定板設定與所述陽極平行的陰極；在上述陽極和陰極之間通入設定電壓，所述電泳液電泳沉積設定時間得到薄膜；重復上述步驟，通過旋轉(zhuǎn)陽極固定板實現(xiàn)在不同陰極上的沉積。

本發(fā)明所述電泳沉積裝置及其制備薄膜的方法采用多個陰極電極進行生產(chǎn)，大大提高了電泳沉積的效率，通過陽極固定板的旋轉(zhuǎn)，能夠方便精確的調(diào)節(jié)陽極和陰極的相對角度。

附圖說明

通過參考以下具體實施方式并且結合附圖，本發(fā)明的其它目的及結果將更加明白且易于理解。在附圖中：

圖1是本發(fā)明電泳沉積裝置的示意圖；

圖2是電泳沉積裝置的陽極和陰極相對位置的示意圖。

在附圖中，相同的附圖標記指示相似或相應的特征或功能。

具體實施方式

在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。

下面將參照附圖來對根據(jù)本發(fā)明的各個實施例進行詳細描述。

圖1是本發(fā)明電泳沉積裝置的示意圖，如圖1所示，所述電泳沉積裝置100包括：

電泳槽110，一端敞口的容器，用于盛放電泳液；

絕緣板120，設置在所述電泳槽110的敞口端，所述絕緣板120上設置有通孔121，所述通孔121的內(nèi)壁上設置有凹槽或凸起(未示出)，優(yōu)選地，所述通孔121上設置有刻度，所述刻度表示角度；

陽極固定板130(圖2示出)，放置在所述凹槽或者凸起上；

一個陽極140，一端連接在陽極固定板130上，另一端伸入電泳槽110內(nèi)；

多個陰極150，外包圍所述陽極140，一端連接在絕緣板120上，另一端伸入電泳槽110內(nèi)，

其中，通過旋轉(zhuǎn)陽極固定板140調(diào)整所述陽極和多個陰極150的相對角度。

優(yōu)選地，所述陽極固定板130上設置有指針131，所述指針131的方向與陽極140固定在所述陽極固定板130上的方向相同，通過指針131對準通孔121的刻度，確定陽極固定板130的角度。

利用上述電泳沉積裝置100采用電泳沉積法制備薄膜的方法，包括：

在電泳槽110內(nèi)放置電泳液；

將絕緣板120架設在電泳槽110上，將多個陰極150與所述絕緣板120連接，將所述陽極140與所述陽極固定板130連接，將陽極固定板130架設在絕緣板120的通孔121內(nèi)；

通過旋轉(zhuǎn)陽極固定板130設定與所述陽極140平行的陰極150；

在上述陽極140和陰極150之間通入設定電壓，所述電泳液電泳沉積設定時間得到薄膜；

重復上述步驟，通過旋轉(zhuǎn)陽極固定板130實現(xiàn)在不同陰極150上的沉積。

在上述制備薄膜的方法中，當與所述陽極140平行的陰極150有多個時，可以同時對多個陰極施加設定電壓，同時在多個陰極上沉積。

在發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述絕緣板120上設置有多個通槽122，開設方向與所述通孔121相交，用于架設所述多個陰極150，通過所述陰極150沿著所述通槽122滑動，調(diào)整所述陰極150和陽極140的相對距離，例如，所述陰極150一端的尺寸大于所述通槽122，另一端的尺寸小于所述通槽122，將陰極150通過通槽122插入電泳槽110內(nèi)，大于通槽122尺寸的一端架設在所述通槽122上，又如，所述通槽122的內(nèi)壁上設置有凹槽或者凸起，用于放置所述陰極150，陰極150可以在所述凹槽內(nèi)或者凸起上滑動，陰極150在通槽122上的放置方式可以采用上述任一種方式以及采用上述兩種方式。

優(yōu)選地，所述通槽122上設置有刻度，所述刻度表示放置在該槽上的陰極150與所述陰極150平行的陽極140之間的相對距離，例如，將通孔121上的刻度對準所述通槽122的中心，當陽極固定板130上的指針131指向所述刻度時，與指針同一方向的陽極與所述通槽122垂直的其他通槽上的陰極150平行，如圖2所示，陽極固定板130上的A表示陽極，絕緣固定板上的B1～B8表示8個陰極，旋轉(zhuǎn)A使其一端與0刻度重合，即A與B3、B7平行,當旋轉(zhuǎn)A使其一端與45刻度重合，即A與B4、B8平行，此時B4或B8代表的陰極沿通槽移動，便可改變陽極與對應陰極的相對距離，電泳沉積時，直流電源正極接到A端，負極接到與之平行的Bx(x＝1～8)端，最終可在Bx端陰極上沉積薄膜(例如，可以在B4或者B8對應的陰極上沉積，也可以同時在兩個陰極上沉積)，沉積結束，將A旋轉(zhuǎn)到另一刻度，并與By(y＝1～8，y≠x)端陰極平行，電源負極改接到By端，便可在By端陰極電極上沉積薄膜，從而可實現(xiàn)B1～B8陰極電極上薄膜的逐一沉積。當旋轉(zhuǎn)A使其一端與15刻度重合，陽極與B3連接的陰極呈75度角，實現(xiàn)陽極和陰極的相對角度的調(diào)節(jié)。

利用上述電泳沉積裝置100采用電泳沉積法制備薄膜的方法，包括：

通過使陰極150沿通槽122移動，調(diào)整陰極150與陽極140的相對距離；

通過使陽極固定板130旋轉(zhuǎn)，調(diào)整陽極140與陰極150的相對角度。

上述電泳沉積裝置100及其制備薄膜的方法通過陰極150在通槽122上滑動調(diào)整陰極150和陽極140的相對距離，通過陽極固定板122旋轉(zhuǎn)調(diào)整陽極140和陰極150之間的相對角度，使得距離調(diào)整和角度調(diào)節(jié)更方便精確，提高了實際生產(chǎn)和實驗探究的效率和可靠性。

為了調(diào)整陽極140和陰極150插入電泳液的深度，優(yōu)選地，電泳沉積裝置100還包括：升降單元160，與所述絕緣板120連接，用于調(diào)整所述絕緣板120與所述電泳槽110的相對距離，從而調(diào)整所述陰極150和陽極140插入電泳槽110內(nèi)電泳液的深度，所述升降單元160可以是機械臂以及活塞結構(氣動或液動)、絲桿副結構等電動升降結構。

優(yōu)選地，所述升降單元160還包括用于放置電泳槽110的平臺161。

為了方便陽極140和陰極150的更換，優(yōu)選地，所述陽極140和陰極150通過導電基板170連接到絕緣板，進一步優(yōu)選地，所述導電基板170為黃銅導電基板。

采用本發(fā)明所述電泳沉積裝置100制備碳納米管薄膜的方法還包括制備電泳液，所述制備電泳液包括：

將碳納米管粉末加入蒸餾水和含芳香基團的非離子表面活性劑，進行水浴攪拌和超聲，得到分散液；

取上述分散液和六水硝酸鎂加入異丙醇中，超聲振蕩得到碳納米管薄膜沉積所需的電泳液。

在本發(fā)明的一個具體實施例中，采用上述電泳沉積裝置100及其制備薄膜的方法制備碳納米管薄膜的具體步驟包括：

步驟1，采用化學氣相沉積的方法制備出的多壁碳納米管，外徑10～20nm，內(nèi)徑5～10nm，長度10～30um，比表面積>180m²/g，經(jīng)過純化、干燥得到純度>95wt％的多壁碳納米管粉末；

步驟2，稱取上述碳納米管粉末0.1g，加入100ml蒸餾水，再加入0.1g含芳香基團的非離子表面活性劑，在50攝氏度下水浴攪拌、超聲1h得到濃度為1mg/ml的穩(wěn)定碳納米管分散液，并在分光光度計上測得此時分散液的吸光度為3.667，表明分散液的分散程度佳；

步驟3，取上述分散液1.6ml，加入98.4ml異丙醇，再加入8.1mg六水硝酸鎂，超聲振蕩10min，得到碳納米管薄膜沉積所需的電泳液；

步驟4，電泳實驗中，陰極為P型單拋硅片，陽極為石墨片，尺寸均為10×20mm²，調(diào)節(jié)A與B4的位置，使兩電極平行，并且相對距離為2cm；

步驟5，室溫條件下，以電泳儀提供直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)陰陽電極之間的電壓為110V，電泳沉積6min，將陰極電極B4所連硅片取出，干燥后得到碳納米管薄膜，其厚度為144.9nm。

在本發(fā)明的實施例中，陽極140可以是片狀結構，也可以是多面體結構，通過旋轉(zhuǎn)陽極固定板130，可以使得陽極140的多個面與多個陰極150同時平行，可以同時進行在多個陰極150上進行電泳沉積。

盡管前面公開的內(nèi)容示出了本發(fā)明的示例性實施例，但是應當注意，在不背離權利要求限定的范圍的前提下，可以進行多種改變和修改。根據(jù)這里描述的發(fā)明實施例的方法權利要求的功能、步驟和/或動作不需以任何特定順序執(zhí)行。此外，盡管本發(fā)明的元素可以以個體形式描述或要求，但是也可以設想具有多個元素，除非明確限制為單個元素。