一種基于溶菌酶二維納米薄膜進(jìn)行金屬無電沉積的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬無電沉積技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于溶菌酶二維納米薄膜進(jìn)行金屬無電沉積的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無電沉積(Electroless deposit1n，ELD)在金屬薄膜及圖案制備、微電子線路版制造及平板顯示技術(shù)等方面具有重要意義，特別是選擇性無電沉積技術(shù)在近年來受到廣泛關(guān)注。采用無電沉積技術(shù)制備金屬薄膜，與傳統(tǒng)的等離子體氣相沉積(PCD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、電鍍等技術(shù)相比，具有不需要特殊設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且可以在陶瓷、高分子柔性基材等非導(dǎo)體表面，甚至可以在一些復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)表面實(shí)現(xiàn)均一的沉積，因而具有很好的應(yīng)用前景。
[0003]無電沉積主要包括三個(gè)步驟:(1)基底表面預(yù)處理；(2)通過催化劑使表面活化；
[3]在沉積液里金屬化。在無電沉積技術(shù)研究中，鈀等一些過渡金屬是最為常用的催化劑，金屬催化劑在基底材料表面的固定是無電沉積中最關(guān)鍵的步驟。因此，需要對(duì)基底進(jìn)行表面改性，可采用聚合物電解質(zhì)對(duì)基底表面進(jìn)行預(yù)處理，也可利用紫外光引發(fā)接枝聚合、表面引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(S1-ATRP)改性基材表面。改性后的表面引入豐富的季銨鹽等帶電基團(tuán)，通過靜電作用固定催化劑。另外，改性過的表面有利于增強(qiáng)沉積金屬與基底之間的粘附力。以上這些預(yù)處理的方法，操作繁瑣，不僅方法不具有普遍性，對(duì)基底的選擇有很大的限制，而且不利于圖案化。通常，圖案化的方法可通過光刻膠作為介質(zhì)，也可利用微接觸印刷和噴墨打印的方法，直接把催化劑貴金屬離子(金、鈀、鉑的離子或有機(jī)絡(luò)合物)固定到基底表面。但這些方法都有各自的不足，微接觸印刷重復(fù)性較差、不利于大面積制備，噴墨打印需要特殊打印設(shè)備和墨汁。目前有關(guān)于利用多巴胺在基材表面聚合對(duì)表面進(jìn)行處理再利用光刻技術(shù)圖案化沉積金屬的報(bào)道，但光刻膠的使用會(huì)帶來繁瑣的操作過程，且不利于綠色環(huán)保，此外，經(jīng)多巴胺改性后的表面往往透明度較低，這無疑會(huì)降低沉積金屬之后材料的透明度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述無電沉積方法存在的不足，提供一種基于溶菌酶二維納米薄膜進(jìn)行無電沉積的方法。
[0005]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括下述步驟:
[0006]1、制備溶菌酶二維納米薄膜
[0007]將40?50mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液用NaOH調(diào)節(jié)至pH值為5.0?6.5，然后將其與2?4mg/mL溶菌酶的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液等體積混合均勻，將基材與所得混合液表面接觸，室溫靜置30?50分鐘，在基材表面形成一層溶菌酶二維納米薄膜。
[0008]2、吸附催化劑
[0009]將步驟1中表面形成溶菌酶二維納米薄膜的基材浸泡于5?45mmol/L四氯鈀酸銨水溶液中，在黑暗條件下放置5?30分鐘，使基材表面吸附催化劑。
[0010]3、無電沉積金屬
[0011 ] 將表面吸附催化劑的基材浸入金屬無電沉積液中，使基材表面沉積金屬。
[0012]上述步驟2中，進(jìn)一步優(yōu)選將表面形成溶菌酶二維納米薄膜的基材圖案化后再浸泡于5?45mmol/L四氯鈀酸錢水溶液中，在黑暗條件下放置5?30分鐘，使基材表面吸附催化劑，其中圖案化的方法為:在表面形成溶菌酶二維納米薄膜的基材上覆蓋光掩模，用光照強(qiáng)度為8000?12000 μ W/cm2的紫外光輻照8?15分鐘，使表面形成溶菌酶二維納米薄膜的基材圖案化。
[0013]上述步驟2中，進(jìn)一步優(yōu)選四氯鈀酸銨水溶液的濃度為20?30mmol/L，在黑暗條件下放置10?15分鐘。
[0014]上述步驟3中，所述的金屬為銅、銀、鎳、金等，其中銅、銀、鎳、金的無電沉積液與現(xiàn)有技術(shù)中公開的無電沉積液相同。
[0015]上述基材的類型為玻璃、硅、二氧化硅、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、纖維、頭發(fā)絲、聚酰亞胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(Β0ΡΡ)、聚碳酸酯(PC)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等，其形狀為一維線性結(jié)構(gòu)、二維平面結(jié)構(gòu)、三維立體結(jié)構(gòu)。
[0016]本發(fā)明基于溶菌酶二維納米薄膜進(jìn)行無電沉積，首先溶菌酶二維納米薄膜可在任意固液界面上形成，并能夠很穩(wěn)定地粘附在基材表面，拓展了基材的選擇性，既可以粘附在無機(jī)非金屬基材(如玻璃、娃、二氧化娃等)表面，也可粘附在聚合物基材(如PET、纖維、P1、PE、BOPP、PC、PDMS等)表面，基材形狀可為一維線性結(jié)構(gòu)(如纖維等)、二維平面結(jié)構(gòu)(玻璃片、硅片、二氧化硅片、相紙等)、三維立體結(jié)構(gòu)(如樹脂基3D打印結(jié)構(gòu)等)；其次，溶菌酶二維納米薄膜本身帶正電，故可以直接吸附帶負(fù)電的鈀鹽催化劑，而不需要在基材表面再進(jìn)行任何其他復(fù)雜的聚合反應(yīng)和接枝反應(yīng)，操作簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保；第三，溶菌酶二維納米薄膜對(duì)紫外光和電子束較為敏感，故可在紫外光和電子束曝光后實(shí)現(xiàn)表面圖案化，這在很大程度上簡(jiǎn)化了圖案化的過程；最后，此種方法沉積的金屬和基材之間的附著力很好，不但能抵抗住Scotch-Tape膠帶的撕拉，而且柔性基材即使扭曲變形后依然可以粘附的很好。
【附圖說明】
[0017]圖1是實(shí)施例1中毛線表面沉積金屬銅的掃描電鏡圖。
[0018]圖2是實(shí)施例2中硅片表面圖案化的溶菌酶二維納米薄膜的偏光顯微鏡圖。
[0019]圖3是實(shí)施例2中在硅片表面圖案化沉積金屬銅的掃描電鏡圖。
[0020]圖4是實(shí)施例3中在PET表面圖案化沉積金屬銅的照片。
[0021]圖5是實(shí)施例4中在PET表面圖案化沉積金屬銀的掃描電鏡圖。
[0022]圖6是實(shí)施例5中沉積銅之前“花瓶”的照片。
[0023]圖7是實(shí)施例5中沉積銅之后“花瓶”的照片。
[0024]圖8是實(shí)施例6中在頭發(fā)絲表面沉積金屬銀的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于這些實(shí)施例。
[0026]實(shí)施例1
[0027]1、制備溶菌酶二維納米薄膜
[0028]將0.1433g三(2-羧乙基)膦加入10mL10mmol/L pH值為7.4的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液中，配制成50mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液，然后用NaOH調(diào)節(jié)其pH值至6.0，記為溶液1 ;將20mg溶菌酶加入lOmLlOmmol/L pH值為7.4的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液中，配制成2mg/mL溶菌酶的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液，記為溶液2 ;將150 μ L溶液1與150 μ L溶液2混合均勻，然后將4cm長的毛線浸入所得混合液中，室溫靜置30分鐘，取出毛線先用超純水沖洗干凈再真空干燥，在毛線表面形成一層溶菌酶二維納米薄膜。
[0029]2、吸附催化劑
[0030]將步驟1中表面形成溶菌酶二維納米薄膜的毛線浸泡于25mmol/L四氯鈀酸銨水溶液中，在黑暗條件下放置20分鐘，使毛線表面吸附催化劑。
[0031]3、無電沉積銅
[0032]將0.195g CuS04.5Η20、0.18g NaOH和0.435g酒石酸鉀鈉依次溶于15mL超純水中，配制成溶液A ;取500 μ L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%?40%的甲醛水溶液加超純水稀釋至50mL，配制成溶