CN115058005B - 低介电损耗的黑色素纳米材料及在基板上制备其涂层的方法及产品 - Google Patents
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Abstract
提供一种低介电损耗的黑色素纳米材料、在基板上制备其涂层的方法及产品。黑色素纳米材料的制备方法，配制多巴胺盐酸盐乙醇水溶液，加入3‑吡啶甲胺混合，缓慢向上述混合溶液滴加氨水，反应得到黑色浑浊溶液，离心洗涤得黑色素纳米材料；在基板上制备胺黑色素涂层的方法，配制多巴胺盐酸盐水溶液，加入3‑吡啶甲胺，将基板置于其中浸泡，加入三羟甲基氨基甲烷配制成pH值为8‑9的缓冲溶液，置于摇床原位涂覆，得到具有黑色素涂层的基板。方法具备良好的可调可控性、可重复性，涂覆平面规整，且界面结合能力高。黑色光学覆盖膜具有与聚酰亚胺相近的介电常数并在施加的频率环境下有更低的介电损耗，在电子领域有更广阔的应用。
Description
技术领域
本发明提供一种3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料及在基板上制备其涂层的方法及低介电损耗产品，属于黑色素应用技术领域。
背景技术
随着柔性技术的迅速发展，全球显示行业正在进入一个全新的迭代纪。随着大量柔性产品的面世，对柔性器件与材料提出了更高的要求。其中在柔性电子领域中，聚酰亚胺(PI) 成为了重要角色，以聚酰亚胺为核心的柔性电路板推动了微电子领域及相关领域的飞速发展。聚酰亚胺薄膜是薄膜类绝缘材料，由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(DDE)在强极性溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成，呈黄色透明，具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质性，能在269℃～280℃的温度范围内长期使用，短时可达到 400℃的高温。
由于聚酰亚胺薄膜的突出性质，聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、电气/电子、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光、机车、汽车、精密机械和自动办公机械等领域。其中柔性印刷线路板是其最主要的应用场景。目前主流的FPC基本都是通过在聚酰亚胺薄膜上进行电路设计排布，覆盖镀膜封装得到最终产品。
由于人工最初合成的聚酰亚胺呈现浅黄色到褐色，为满足印刷线路板黑色哑光观感的需要，目前主要采用PI固化前共混黑色填料着色剂或者涂覆黑色涂料两种方式来实现。常用黑色PI制备工艺通过在PI固化前共混黑色填料着色剂的方式制备黑色PI，常用着色填料可分为如下三类：1.碳系材料着色(如：碳黑、碳纤维、石墨等)2.非碳系材料着色(如：苝黑、耐硒黑、重氮黑、C032型黑色基LS等有机黑色染料；氧化钴、一氧化钴、氧化镍、氧化铜等无机黑色金属)3.碳系/非碳系混合材料着色(炭黑和染料混用)目前市场上应用最为广泛的覆盖膜材料就是采用碳黑作为填料，可以实现黑色哑光的基本性能。
但由于通信技术的快速发展，更高频高性能的电子元器件应用于各类通信设备，而目前主流的着色填料为无机材料炭黑，其介电常数与聚酰亚胺相差较大，所造成的介电损耗对于通讯设备的功耗，信号基带的稳定性以及电子元器件的寿命都带来了极大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于至少解决背景技术提到的问题之一。提供一种介电系数与聚酰亚胺相匹配的黑色填料，为了避免不同类材料所带来的介电系数明显偏差，从黑色高分子类材料中选择了黑色素作为填料，从黑色素前体出发，采用更高效的聚合方式，以多种方式进行加工得到了具有低介电损耗的聚酰亚胺光学覆盖膜。
一种3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料制备方法，包括以下步骤：
S1配制的多巴胺盐酸盐乙醇水溶液，混合得到均一透明的无色溶液；
具体的，配制多巴胺盐酸盐乙醇水溶液，进行3-10分钟的超声分散，然后置于室温搅拌，得到均一透明的无色溶液；
然后向其中加入3-吡啶甲胺，进行5-15分钟的超声分散，而后将其在室温下进行充分搅拌3-10分钟得到均一透明无色的多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液；
其中，多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:1-5:3；
其中，乙醇和水的比例为1:4-1:2；
其中，多巴胺盐酸盐的浓度为3-4mg/mL，优选的为3.57mg/mL；
S2缓慢向上述多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中滴加氨水，反应得到均一稳定的黑色浑浊溶液；
具体的，缓慢向上述多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中滴加氨水，可以观察到反应由无色透明溶液逐渐变为黄褐色溶液而后逐渐变深，且呈现浑浊状态，反应大约4-48h，优选的为24h后，得到均一稳定的黑色浑浊溶液；
其中，氨水体积分数25％-28％；
其中，氨水的用量为0.01-0.03mL/mL；
S3对上述黑色浑浊溶液离心，洗涤得到3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料；
具体的，对上述黑色浑浊溶液溶液进行离心处理，其中离心机转速设定为12000-16000，离心时间为5-10，得到黑褐色固体，用去离子水洗涤三次得到3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料。
另一方面，本发明提供上述方法制备的一种3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料。
其中，3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料的粒径为120-260nm。
其中，3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料的明度为2.7-4.2。
另一方面，本发明提供一种在基板上制备掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的方法，包括以下步骤：
S1配制多巴胺盐酸盐水溶液，然后向其中加入3-吡啶甲胺，混合均匀得到均一透明无色的多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液；
具体的，配制多巴胺盐酸盐水溶液，然后向其中加入3-吡啶甲胺，进行5-15分钟的超声分散，而后将其在室温下进行充分搅拌3-10分钟，得到均一透明无色的多巴胺盐酸盐和3- 吡啶甲胺的混合溶液；
其中，多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:1-5:3；
其中，多巴胺盐酸盐的浓度为3-4mg/mL，优选的为3.57mg/mL；
S2将基板进行清洗后，置于多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中的浸泡；
更为具体的，将基板分别在水、乙醇、丙酮、水中进行3-10分钟的超声清洗，置于多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中进行3-10分钟的浸泡；
所述基板为聚甲基丙烯酸甲酯基板、Cu基板、硅酸盐玻璃基板或聚酰亚胺基板；
S3向S2中加入三羟甲基氨基甲烷配制成缓冲溶液，置于摇床进行原位涂覆，得到具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板；
具体的，向S2中加入三羟甲基氨基甲烷配制成pH＝8-9的缓冲溶液，可以观察到无色透明的溶液逐渐变为黄褐色，置于摇床进行为4-48h，优选为24h的原位涂覆，得到3-吡啶甲胺掺杂黑色素涂覆的基板；
所述缓冲溶液的pH优选的为8.5；
优选的，还包括S4反应后处理步骤，
对具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板进行离子水浸泡或冲洗。
另一方面，本发明提供一种上述方法制备的具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板。
其中，所述基板为聚甲基丙烯酸甲酯基板、Cu基板或硅酸盐玻璃基板，掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的厚度为8-102nm；
其中，所述基板为聚甲基丙烯酸甲酯基板、Cu基板或硅酸盐玻璃基板，掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的明度为2.7-4.2；
其中，所述基板为聚酰亚胺基板，掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的厚度为72-104nm；
其中，所述基板为聚酰亚胺基板，具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板的介电常数为 3.7±0.1；
其中，所述基板为聚酰亚胺基板，具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板的介电损耗为 0.009±0.002。
本发明通过上述技术方案，取得如下技术效果。
1、发明提供了一种利用黑色素的氧化聚合过程，从黑色素前体多巴胺盐酸盐出发，原位涂覆加工得到了黑色素/聚酰亚胺黑色光学覆盖膜。该种方法具备良好的可调可控性、可重复性，涂覆平面规整，且界面结合能力高。
2、本发明的前体分子多巴胺盐酸盐与3-吡啶甲胺均为常见的试剂，使用十分便利且使得这个方法具备良好的可重复性。
3、本发明所采用的方法十分简单，除了前体分子与氧化剂，只用到了水和乙醇两种较为绿色环保的溶剂，避免了大量其他有机溶剂的引入，保证了整个过程绿色环保、安全的特性。
4、本发明所采用方法具有高效性、可重复性、可放大性，具备良好的产业化前景，在实际应用情况中存在极大的优势。
5、本发明提供的制备方法具有良好的可调节性，通过反应时间的调节可以控制涂层的厚度。
6、本发明得到的黑色素/聚酰亚胺黑色光学覆盖膜具有与聚酰亚胺相近的介电常数并在施加的频率环境下有着更低的介电损耗，在电子领域有更广阔的应用。
附图说明
图1为本发明实施例1的3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1及实施例1-1至实施例1-5的3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料的粒径和产率统计图；
图3为本发明实施例1及实施例1-6至实施例1-8的3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料的粒径和产率统计图；
图4为本发明实施例2及实施例2-1至2-5的3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料的涂层厚度性能统计图；
图5为实施例3的3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米薄膜的切面扫描电镜图；
图6为实施例3及实施例3-1至实施例3-20的3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米薄膜的涂层厚度统计图；
图7为实施例3的黑色素/聚酰亚胺薄膜的介电常数统计图；
图8为本发明的黑色素/聚酰亚胺薄膜及商用黑色聚酰亚胺薄膜介电损耗对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
多巴胺盐酸盐在碱性条件下会发生自主的自聚反应，过程由多巴胺盐酸盐的酚羟基在碱性条件下会被空气氧化形成醌，同时会形成半醌自由基引发聚合过程的发生。同时多巴胺盐酸盐在氧化过程中伴随环化过程，形成5,6-二羟基吲哚。而3-吡啶甲胺的氨基在碱性条件性容易与黑色素体系中醌发生席夫碱反应，实现3-吡啶的成功引入。3-吡啶甲胺作为含氮杂环分子能够有效增强黑色素在可见光区域的吸收，同时通过控制引入量能够极大程度保留聚多巴胺原有的普适涂覆性能，通过聚多巴胺与聚酰亚胺之间多种的共价非共价作用力能够成功制备一种低介电损耗的黑色素/聚酰亚胺光学覆盖膜。
以上是本发明的基础思路，更为具体的，本发明提供一种3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料制备方法，掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的制备方法及黑色素/聚酰亚胺黑色光学覆薄膜的制备方法。
一种3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料制备方法，包括以下步骤：
S1配制多巴胺盐酸盐乙醇水溶液，进行3-10分钟，优选5分钟的超声分散，然后置于室温搅拌，得到均一透明的无色溶液；
然后向其中加入3-吡啶甲胺，进行5-15分钟，优选10分钟的超声分散，而后将其在室温下进行充分搅拌3-10分钟，优选5分钟，得到均一透明无色的多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液；
其中，多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:1-5:3；
其中，乙醇和水的比例为1:4-1:2；
其中，多巴胺盐酸盐的浓度为3-4mg/mL，优选的为3.57mg/mL；
S2缓慢向上述多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中滴加氨水，可以观察到反应由无色透明溶液逐渐变为黄褐色溶液而后逐渐变深，且呈现浑浊状态，反应大约4-48h，优选的为 24h后，得到均一稳定的黑色浑浊溶液；
其中，氨水体积分数25％-28％；
其中，氨水的用量为0.01-0.03mL/mL；
S3对上述黑色浑浊溶液溶液进行离心处理，其中离心机转速设定为12000-16000，优选为15000，离心时间为5-10，优选为8分钟，得到黑褐色固体，用去离子水洗涤三次得到3- 吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料。
一种在基板上制备掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的方法，包括以下步骤：
S1配制的多巴胺盐酸盐水溶液，然后向其中加入3-吡啶甲胺，进行5-15分钟，优选为 10分钟的超声分散，而后将其在室温下进行充分搅拌3-10分钟，优选为5分钟，得到均一透明无色的多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液；
其中，多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:1-5:3，优选的为5:2；
其中，多巴胺盐酸盐的浓度为3-4mg/mL，优选的为3.57mg/mL；
S2将聚甲基丙烯酸甲酯基板、Cu基板或硅酸盐玻璃基板分别在水、乙醇、丙酮、水中进行3-10分钟，优选5分钟的超声清洗，置于多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中进行 3-10分钟，优选5分钟的浸泡；
S3向S2中加入三羟甲基氨基甲烷(Tris)配制成pH＝8-9的缓冲溶液可以观察到无色透明的溶液逐渐变为黄褐色，置于摇床进行为4-48h，优选为24h的原位涂覆，得到3-吡啶甲胺掺杂黑色素涂覆的基板；
所述缓冲溶液的pH优选的为8.5。
S4反应后处理
对3-吡啶甲胺掺杂黑色素涂覆的基板进行多次去离子水的浸泡或冲洗。
一种黑色素/聚酰亚胺黑色光学覆薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1配制的多巴胺盐酸盐水溶液，然后向其中加入3-吡啶甲胺，进行5-15分钟，优选为 10分钟的超声分散，而后将其在室温下进行充分搅拌3-10分钟，优选为5分钟，得到均一透明无色的多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液；
S2将聚酰亚胺薄膜分别在水、乙醇、丙酮、水中进行3-10分钟，优选为5分钟的超声清洗，置于多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中进行3-10分钟，优选为5分钟的浸泡；
S3向S2中加入三羟甲基氨基甲烷(Tris)配制成pH＝8-9的缓冲溶液，可以观察到无色透明的溶液逐渐变为黄褐色，置于摇床进行为4-48h，优选为24h的原位涂覆，得到3-吡啶甲胺掺杂黑色素涂覆的基板；
其中，缓冲溶液的pH值为8-9，优选的为8.5；
S4反应后处理
对3-吡啶甲胺掺杂黑色素涂覆的基板进行多次去离子水的浸泡或冲洗。
下面通过具体实施例做进一步的描述。
实施例1
3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料制备方法，包括以下步骤：
S1配制3.57mg/mL的多巴胺盐酸盐乙醇水溶液，进行5分钟的超声分散，然后置于室温搅拌，得到均一透明的无色溶液；
然后向其中加入3-吡啶甲胺，进行8分钟的超声分散，而后将其在室温下进行充分搅拌 5分钟得到均一透明无色的多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液；
其中，多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:1；
其中，乙醇和水的比例为1:4-1:2；
S2缓慢向上述多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中滴加3mL的氨水，可以观察到反应由无色透明溶液逐渐变为黄褐色溶液而后逐渐变深，且呈现浑浊状态，反应大约24h后，得到均一稳定的黑色浑浊溶液；
其中，氨水体积分数25％-28％；
其中，氨水的用量为0.01-0.03mL/mL；
S3对上述黑色浑浊溶液溶液进行离心处理，其中离心机转速设定为15000，离心时间为 8分钟，得到黑褐色固体，用去离子水洗涤三次得到3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料。
实施例1-1至实施例1-8和实施例1类似，区别在于反应条件及参数，详见下表。
实施例2
在基板上制备掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的方法，包括以下步骤：
S1配制3.57mg/mL的多巴胺盐酸盐水溶液40mL，然后向其中加入加入一定量的3-吡啶甲胺，进行8分钟的超声分散，而后将其在室温下进行充分搅拌5分钟得到均一透明无色的多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液；
其中，多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:1、5:2和5:3；
S2将聚甲基丙烯酸甲酯基板、Cu基板或硅酸盐玻璃基板分别在水、乙醇、丙酮、水中进行5分钟的超声清洗，置于多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中进行5分钟的浸泡；
S3向S2中加入三羟甲基氨基甲烷(Tris)配制成pH＝8.5的缓冲溶液可以观察到无色透明的溶液逐渐变为黄褐色，置于摇床进行为24h的原位涂覆，得到3-吡啶甲胺掺杂黑色素涂覆的基板；
S4反应后处理
对3-吡啶甲胺掺杂黑色素涂覆的基板进行三次去离子水的浸泡或冲洗。
实施例2-1至实施例2-4和实施例2类似，区别在于反应条件及参数，详见下表。
实施例3
黑色素/聚酰亚胺黑色光学覆薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1配制3.57mg/mL的多巴胺盐酸盐水溶液40mL，然后向其中加入3-吡啶甲胺，进行8 分钟的超声分散，而后将其在室温下进行充分搅拌5分钟，得到均一透明无色的多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液；
其中，多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:1、5:2和5:3；
S2将聚酰亚胺薄膜分别在水、乙醇、丙酮、水中进行5分钟的超声清洗，置于多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中进行3-10分钟的浸泡；
S3向S2中加入三羟甲基氨基甲烷(Tris)配制成pH＝8.5的缓冲溶液可以观察到无色透明的溶液逐渐变为黄褐色，置于摇床进行为24h的原位涂覆，得到3-吡啶甲胺掺杂黑色素涂覆的基板；
S4反应后处理
对3-吡啶甲胺掺杂黑色素涂覆的基板进行三次去离子水的浸泡或冲洗。
实施例31至实施例33和实施例2类似，区别在于反应条件及参数，详见下表。
结果表征
1、3-吡啶甲胺掺杂的黑色素形貌、产率及粒径表征
将实施例1至实施例1-10的中3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料样品进行台式扫描电镜测试，用以观察上述所得样品的微观形貌。具体操作方法为配置1mg/mL的样品溶液旋涂于光滑的云母片表面，经过干燥、喷金处理后进行观察。参见图1，以实施例1的样品为例，所得图像如图1所示，可以直观观察到所得样品均为形貌良好、分布均一的纳米粒子，经过统计后其粒径为236-260nm。
参见实施例1，及实施例1-6，和实施例1-7，多巴胺盐酸盐与3-吡啶甲胺质量比为5：1 时，粒径为236-260nm；质量比为5：2时，粒径为185-207nm；质量比为5：3时，粒径为120-146nm。
进一步地，参见实施例1，以及实施例1-1至实施例1-5，在多巴胺盐酸盐与3-吡啶甲胺质量比为5：1的条件下，对反应时间4-48小时离心洗涤后的材料进行了粒径与产率测试。如附图2所示，可以观察到随着反应时间的延长，粒子的粒径与产率均呈现先上升后趋于稳定的状态，其中在24h时最为稳定。
进一步地，参见实施例1，以及实施例1-6至1-8，在反应时间24h的条件下，调节多巴胺盐酸盐与3-吡啶甲胺的质量比例从5:1直至5：4，并对其反应溶液进行离心洗涤，进一步测定其粒子粒径。如附图3所示，从中可以观察到随着3-吡啶甲胺的增多，粒子的粒径呈现先上升后下降的趋势。
掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的涂覆性能表征
利用台式扫描显微镜对实施例2，及实施例2-1至实施例2-10得到基板的切面进行观察，并取不同时间下涂覆得到的涂层材料进行厚度统计。具体方法为将基板用玻璃切刀或剪刀剪裁出切面，将切面经过干燥和喷金处理后进行观察。具体的，参见实施例2，以及实施例2-1 至2-5。如附图4所示，为多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:2时的实验结果，可以看到随着时间增加，涂层厚度逐渐增加，并在24h后趋于稳定。对于三种不同基板其涂层厚度存在一定差异，但均验证了该种涂层对于各类基底均具有良好的涂覆性能。
黑色素/聚酰亚胺薄膜的形貌及涂覆性能表征
参见实施例3，以及实施例3-1至3-20，将在不同pH值(8、8.5、9)涂覆4-48小时的黑色素/聚酰亚胺薄膜剪裁获得切面，在台式扫描显微镜下进行观察。以在优选条件下pH＝8.5，涂覆24小时黑色素/聚酰亚胺薄膜(实施例3)为例，图电镜图如图5所示(可以观察到掺杂有3-吡啶甲胺的黑色素成功涂覆上聚酰亚胺基底，涂覆的涂层表面规整度高。
进一步地，将不同pH值条件下涂覆不同时间的3-吡啶甲胺掺杂的黑色素/聚酰亚胺薄膜剪裁取得切面后在台式扫描电子显微镜下进行观察，对其厚度进行统计。如图6所示，为多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:2时的结果，随着时间增加，厚度出现逐渐增加的趋势，在24小时后达到稳定。在不同的pH值条件下，厚度在相同时间下pH＝8.5时最大。
黑色素/聚酰亚胺薄膜的介电性能表征
本发明中，将上述实施例3制备得到的黑色素/聚酰亚胺薄膜，辊压剪裁为直径为10mm，厚度为3mm的薄膜圆片进行常温介电频谱测试(德国Novocontrol Concept 80)，频率范围为0.1Hz-1MHz。所测得的介电常数如图7所示，其介电常数与聚酰亚胺膜保持相近。
进一步地，在0.1Hz-1MHz下，对黑色素/聚酰亚胺薄膜进行介电损耗测试。并取以炭黑为黑色填料涂覆的科龙、瑞华泰黑色PI薄膜进行对比(具体的，采用粒径为7-19nm的炭黑溶于有机溶剂，加入聚丙烯腈，搅拌、研磨，再加入二胺单体、氮化硼和二酐单体，搅拌均匀得到聚酰胺酸溶液，真空消泡处理，再挤压流涎成液态膜，加热亚胺化并双向拉伸得到的黑色聚酰亚胺薄膜)，结果如图8所示，相较于商用黑色聚酰亚胺薄膜，本发明的黑色素/聚酰亚胺薄膜具有更低的介电损耗，并与聚酰亚胺薄膜保持相近。
本发明的实施例中，聚酰亚胺薄膜(UPILEX-S，7.5μm)购于上海宇部化工科技有限公司；
多巴胺盐酸盐(98.0％)购于购于上海市安耐吉化学有限公司；
丙酮、乙醇购于成都科隆化工品有限公司；
氨水(29％)、三羟甲基氨基甲烷(Tris)购于上海泰坦科技股份有限公司；
去离子水经水净化系统净化后使用(UPH-I-10T)。
本发明提供的技术方案，不受上述实施例的限制，凡是利用本发明的结构和方式，经过变换和代换所形成的技术方案，都在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1配制多巴胺盐酸盐乙醇水溶液，加入3-吡啶甲胺混合得到多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺混合溶液；
S2缓慢向S1的多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中滴加氨水，反应得到黑色浑浊溶液；
S3对S2的黑色浑浊溶液离心，洗涤得到3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料制备方法，其特征在于：
S1中，多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:1-5:3，乙醇和水的比例为1:4-1:2，多巴胺盐酸盐的浓度为3-4mg/mL；
S2的反应时间为4-48h，氨水的体积分数为25％-28％，氨水的用量为0.01-0.03mL/mL。
3.一种3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料，采用权利要求1或2制备。
4.根据权利要求3所述的一种3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料，其特征在于：所述3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料的粒径为120-260nm，和/或
所述3-吡啶甲胺掺杂的黑色素纳米材料的明度为2.7-4.2。
5.一种在基板上制备掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1配制多巴胺盐酸盐水溶液，然后向其中加入3-吡啶甲胺，混合均匀得到多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液；
S2将基板清洗后，置于多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的混合溶液中浸泡；
S3向S2中加入三羟甲基氨基甲烷配制成pH值为8-9的缓冲溶液，置于摇床进行4-48h的原位涂覆，得到具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板。
6.根据权利要求5所述的一种在基板上制备掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的方法，其特征在于：
S1中，多巴胺盐酸盐和3-吡啶甲胺的质量比为5:1-5:3，多巴胺盐酸盐的浓度为3-4mg/mL。
7.根据权利要求6所述的一种在基板上制备掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的方法，其特征在于：
S2中，所述基板为聚甲基丙烯酸甲酯基板、Cu基板、硅酸盐玻璃基板或聚酰亚胺基板。
8.一种具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板，采用权利要求5至7任一的方法制备。
9.根据权利要求8所述的一种具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板，其特征在于：
所述基板为聚甲基丙烯酸甲酯基板、Cu基板或硅酸盐玻璃基板，掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的厚度为8-102nm；和/或，
掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的明度为2.7-4.2。
10.根据权利要求8所述的一种具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板，其特征在于：
所述基板为聚酰亚胺基板，掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的厚度为72-104nm；和/或，
具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板的介电常数为3.7±0.1；和/或，
所述基板为聚酰亚胺基板，具有掺杂3-吡啶甲胺黑色素涂层的基板的介电损耗为0.009±0.002。
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2022
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