本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于氣體模版組裝納米材料的方法及其制品和應(yīng)用。

背景技術(shù)：
隨著納米材料在合成方面的研究開(kāi)發(fā)和納米材料在工業(yè)應(yīng)用方面的潛在的巨大應(yīng)用價(jià)值的顯現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)不同納米材料的有序組裝，開(kāi)發(fā)納米材料在光學(xué)元件、微電子電路、磁性器件方面的潛在應(yīng)用價(jià)值，受到了廣泛的關(guān)注。特別是利用簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)功能性納米材料的有序組裝，對(duì)功能薄膜器件的應(yīng)用方面具有潛在的價(jià)值。納米材料的組裝是鏈接納米材料科技和電子器件制備微型化的橋梁。所以，隨著電子器件的小型化，社會(huì)對(duì)于納米材料的需求也越來(lái)越迫切，并進(jìn)行了相關(guān)的探索和研究，目前納米材料的組裝主要用兩種途徑；一類(lèi)是自下而上(Top-down)的方法；另一類(lèi)是自下而上(bottom-up)的方法。自下而上的方法即是以分子、納米材料作為基本結(jié)構(gòu)基元，通過(guò)一定的相互作用，形成比較特殊的納米結(jié)構(gòu)。作為近年來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的全新領(lǐng)域，納米材料的組裝時(shí)將納米材料進(jìn)行組織化和有序化的技術(shù)，所制備的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有一系列全新的物理化學(xué)性質(zhì)，研究這類(lèi)體系一方面是探索制備特殊納米結(jié)構(gòu)的方法，也對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)的特殊物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，并且為這些性質(zhì)的潛在應(yīng)用做好準(zhǔn)備工作；另一方面也會(huì)加深人們對(duì)納米結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，并結(jié)合這方面的研究開(kāi)展對(duì)此體系更加深入的探索，這不但具有科學(xué)意義，而且具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前組裝納米材料的方法有很多，如利用粒子之間作用的方法(氫鍵、范德華力、靜電引力等)，模板的方法(DNA、碳納米管、共聚物、多孔氧化鋁以及納米纖維等)，界面組裝以及外場(chǎng)作用的方法。但是這些方法往往是隨機(jī)地在目標(biāo)基底上組裝，很難得到規(guī)整的、密堆積的納米材料組裝結(jié)構(gòu)。因此，在納米材料組裝體的可控陣列化制備，特別能夠?qū)⑦@些納米材料進(jìn)行程序化組裝，使其能夠準(zhǔn)備定位于目標(biāo)基底形成周期性圖案，并開(kāi)拓其在工業(yè)上的應(yīng)用前景，是目前納米材料組裝研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。授權(quán)公告號(hào)為CN103253629B的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種納米粒子精確有序組裝方法，該方法首先利用光刻的方法對(duì)硬質(zhì)的板材進(jìn)行表面刻蝕，在硬質(zhì)的板材表面進(jìn)行表面刻蝕，在硬質(zhì)的板材表面得到具有規(guī)整排列的柱狀陣列結(jié)構(gòu)；然后分別將表面具有規(guī)整排列的柱狀陣列結(jié)構(gòu)的板材和平整表面的板材作為下基地和上基底，并在之間填充含有納米粒子的懸浮液組成三明治的夾層結(jié)構(gòu)；帶懸浮液中的溶劑揮發(fā)后，將上下基底分離，在具有平整表面的板材表面得到精確組裝的納米粒子陣列。該方法雖然可以把納米材料組裝成納米線等一維結(jié)構(gòu)，卻無(wú)法把納米材料組裝成二維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從而限制了其在OLED、LCDs、手機(jī)觸摸屏等方面的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單可控、可大面積應(yīng)用的基于氣體模版組裝納米材料的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于氣體模版組裝納米材料的方法，該方法包括如下步驟：1)制備表面具有圖案化結(jié)構(gòu)的基材；2)將所述表面具有圖案化結(jié)構(gòu)的基材和表面平整的基材分別作為下基底和上基底組成氣泡生成體系；3)在所述氣泡生成體系中填充含有微小氣泡的納米材料組裝液，并通過(guò)微小氣泡的融合，形成圖案化二維氣泡陣列；4)去除所述納米材料組裝液中的溶劑，納米材料在上基底上以圖案化二維氣泡陣列為模板組裝。本發(fā)明還提供了通過(guò)上述方法制備得到的納米材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供了通過(guò)上述方法制備得到的納米材料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在透明導(dǎo)電膜、微流體芯片的制備中的應(yīng)用。通過(guò)上述技術(shù)方案，利用表面具有圖案化結(jié)構(gòu)的基材控制微小氣泡的融合，以圖案化結(jié)構(gòu)為泡模版實(shí)現(xiàn)了二維氣大小、形狀和排列的精確控制，并以形成的圖案化二維氣泡陣列為模板進(jìn)行納米材料的精確組裝。并且，該方法簡(jiǎn)單快捷，可控性強(qiáng)，均一性好，制備成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。附圖說(shuō)明附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的表面具有規(guī)整排列的圓柱狀陣列的硅片的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例6中表面具有規(guī)整排列的圓柱狀陣列的硅片與表面平整的石英片組成的夾層結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中的基于表面具有六邊形排列的圓柱陣列的硅片、含有納米粒子的懸浮液(包括化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡)、以及具有平整表面的玻璃片組成的三明治結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中得到的銀納米粒子組裝的正六邊形排列的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的顯微鏡明場(chǎng)圖片。圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中得到的銀納米粒子組裝的正六邊形排列的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖片。附圖標(biāo)記說(shuō)明1、微小氣泡融合得到的氣泡2、納米材料具體實(shí)施方式以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。本發(fā)明提供的基于氣體模版組裝納米材料的方法，該方法包括如下步驟：1)制備表面具有圖案化結(jié)構(gòu)的基材；2)將所述表面具有圖案化結(jié)構(gòu)的基材和表面平整的基材分別作為下基底和上基底組成氣泡生成體系；3)在所述氣泡生成體系中填充含有微小氣泡的納米材料組裝液，并通過(guò)微小氣泡的融合，形成圖案化二維氣泡陣列；4)去除所述納米材料組裝液中的溶劑，納米材料在上基底上以圖案化二維氣泡陣列為模板組裝。根據(jù)本發(fā)明，在所述氣泡生成體系中填充含有微小氣泡的納米材料組裝液的步驟中，可以在納米材料組裝液中產(chǎn)生微小氣泡后，將含有微小氣泡的納米材料組裝液填充到所述氣泡生成體系中，也可以在將納米材料組裝液填充到所述氣泡生成體系后，再在納米材料組裝液中形成微小氣泡。根據(jù)本發(fā)明，所述含有微小氣泡的納米材料組裝液中的微小氣泡的產(chǎn)生方法沒(méi)有特別的限定，具體地，可以通過(guò)物理方法或化學(xué)方法產(chǎn)生。作為產(chǎn)生所述微小氣泡的物理方法，可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種方法，例如可以為流體聚焦法或超聲波法。在本發(fā)明中，流體聚焦法通過(guò)向納米材料組裝液中注入分隔空氣所形成的微小氣泡。該方法為本領(lǐng)域所公知，對(duì)于其具體條件沒(méi)有特別的限定，可以采用本領(lǐng)域公知的條件。另外，超聲波法也為本領(lǐng)域所公知，對(duì)于其具體條件也沒(méi)有特別的限定，可以采用本領(lǐng)域公知的條件。作為產(chǎn)生所述微小氣泡的化學(xué)方法，沒(méi)有特別的限定，可以為能夠產(chǎn)生氣體的化學(xué)反應(yīng)方法。優(yōu)選的情況下，所述化學(xué)方法為選自過(guò)氧化氫或過(guò)氧化脲的催化分解、硼氫化物的水解反應(yīng)、碳酸鹽的酸解反應(yīng)和碳酸氫鹽的酸解反應(yīng)的一種或多種。其中，硼氫化物的水解反應(yīng)為在酸性條件下硼氫化物水解生成氫氣的反應(yīng)，所述硼氫化物可以為選自硼氫化鈉、硼氫化鉀、硼氫化鎂和硼氫化鈣中的一種或多種，優(yōu)選為硼氫化鈉；所述碳酸鹽可以為碳酸鈉和/或碳酸鉀，所述碳酸氫鹽可以為碳酸氫鈉和/或碳酸氫鉀。作為上述過(guò)氧化氫或過(guò)氧化脲的催化分解的催化劑，可以為選自金屬納米顆粒、三價(jià)鐵離子和錳離子中的一種或多種。另外，為了便于控制反應(yīng)的速度，更加穩(wěn)定的形成圖案化二維氣泡陣列，優(yōu)選地，所述化學(xué)反應(yīng)為固體和液體反應(yīng)生成氣體的化學(xué)反應(yīng)，具體可以為硼氫化鈉與酸溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，過(guò)氧化脲在催化劑(如銀納米粒子)作用下分解產(chǎn)生氧氣等。根據(jù)本發(fā)明，在所述氣泡生成體系中填充含有微小氣泡的納米材料組裝液的步驟中，如果選用物理方法產(chǎn)生微小氣泡，優(yōu)選在所述納米材料組裝液中產(chǎn)生微小氣泡后，將含有微小氣泡的納米材料組裝液填充到所述氣泡生成體系中；如果選用化學(xué)方法產(chǎn)生微小氣泡，優(yōu)選在將所述納米材料組裝液填充到所述氣泡生成體系后，再進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)在所述納米材料組裝液中形成微小氣泡。根據(jù)本發(fā)明，所述納米材料組裝液包含納米材料和溶劑。為了更好地完成納米材料的組裝，所述組裝液中的納米材料的含量為0.01-50質(zhì)量％。根據(jù)本發(fā)明，所述納米材料的種類(lèi)沒(méi)有特別限定，可以根據(jù)需要適當(dāng)選擇。具體可舉出選自膠體微球、納米顆粒、納米線、碳納米管、石墨烯、和選自以PS納米微球或無(wú)機(jī)納米球(如二氧化硅納米球、二氧化鈦納米球、氧化鐵納米球等)為核，核外包覆鉑殼、金殼、銀殼、銅殼、DNA分子、有機(jī)熒光分子、功能小分子或者功能高分子的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒中的一種或多種。優(yōu)選的情況下，所述納米顆粒為選自鉑、金、銀、銅、氧化鋅、氧化鐵、四氧化三鐵、二氧化鈦、二氧化硅、CdTe量子點(diǎn)中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明，所述納米材料為微球、納米顆粒等球狀或近球狀微粒時(shí)，其直徑為5-1200nm，優(yōu)選為10-300nm；所述納米材料為納米線時(shí)，其直徑為5-200nm，優(yōu)選為10-50nm，長(zhǎng)徑比為5-50，優(yōu)選為8-15；所述納米材料為碳納米管時(shí)，其長(zhǎng)度為30-800n...