[發明專利]一種柔性納米結構有序薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 200910059063.3
• 申請日: 2009-04-24
• 公開（公告）號: CN101544774A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 楊亞杰;蔣亞東;徐建華
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L65/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及聚合物材料領域，具體涉及一種柔性納米結構有序薄膜的制備方 法。

背景技術

導電聚合物作為具有廣闊應用前景的新型材料(具有導電性能和其它性能)， 被發現以來逐漸成為研究的熱點。由于難以獲得分散性能良好的結構并缺乏有 效的組裝方法，在電極間構筑導電聚合物有序納米結構作為敏感材料一直是這 一領域的難點。如果能獲得有序排列的納米結構，一方面可以形成有效的導電 通道而大大提高靈敏度，同時由于阻止了納米結構的“團聚”而有效縮短了響應時 間，對實現低濃度氣體媒質(如有毒氣體)的快速檢出具有極其重要的實用價 值。

近年來，一系列研究表明導電聚合物納米化可以有效的提高氣體傳感器的 整體性能。因此，導電聚合物結構納米化及其復合納米化是這類材料下一步發 展的重點。Hyeonseok等人采用反向膠束法得到了聚-3，4-乙撐二氧噻吩 (PEDOT)納米粒子和納米管結構，他們采用滴涂的方法將這些柔性納米結構 制備在叉指電極間，制得的氣體傳感器具有較快的響應速度和良好的選擇性。 Jang等人同樣通過反向膠束方法獲得了一種PEDOT納米桿裝結構，研究結果表 明這種新穎的一維納米結構具有優良的氣體敏感特性，對低濃度的氨氣具有很 快的響應。

目前，為了獲得導電聚合物納米材料氣體敏感薄膜，普遍采用了滴涂和旋 涂的方法，而采用這種方法獲得的是納米結構無序堆積狀態，這也是目前該類 材料作為氣體傳感器敏感層存在的普遍問題。國內魏志祥等人通過控制生成條 件得到了導電聚合物納米結構定向生長陣列，但這種有序納米結構很難組裝為 氣敏元件中的敏感層。另外，國外學者采用電噴法來獲得導電聚合物有序納米 結構排列，這種方法能獲得纖維狀結構的有序排列，在納米結構取向及穩定組 裝上還有待提高。

LB拉膜技術能夠精密的構造二維有序組合體，尤其是納米結構陣列化和高 密度納米有序薄膜制備的有力工具。Gibson等人利用其實現了表面活性劑修飾 的直徑僅為1.4nm的Au₅₅納米微粒的有序組裝。除了組裝零維納米微粒外， Lieber研究組用LB拉膜技術組裝Si/SiO₂核-殼結構半導體納米線，形成不同 間距的大面積、高密度納米線有序陣列。目前，以LB膜技術來進行納米結構有 序排列還處于起步階段，尤其對聚合物類型材料研究很少。

從目前研究來看，對柔性導電聚合物納米結構有序薄膜的研究取得了一定 的進展，但也存在很多問題。國內外在導電聚合物納米結構敏感薄膜的制備過 程中，通常采用的是旋涂(滴涂)或電噴方法。滴涂和旋涂法得到的是一種納 米結構無序堆積的薄膜，明顯影響傳感器的性能，而電噴方法只能獲得纖維狀 納米結構的排列，并且可控性不高。因此，針對不同形態結構，需要有效可控 的組裝方法來獲得導電聚合物納米結構的有序排列。這種有序排列的導電聚合 物納米結構在作為氣體敏感薄膜時，可以提高氣體分子在薄膜中的吸附和擴散 速率，在作為空穴注入材料時可以改善載流子的遷移效率；有效的提高器件性 能。

發明內容

本發明所要解決的問題是：如何提供一種柔性納米結構有序薄膜的制備方 法，該方法所制備的薄膜克服了現有技術中所存在的缺陷，并且制備方法合理簡 單，易于操作。

本發明所提出的技術問題是這樣解決的：提供一種柔性納米結構有序薄膜 的制備方法，利用導電聚合物柔性納米結構在氣/液界面的自組裝行為，讓納米 結構有序組裝，得到導電聚合物納米結構有序排列薄膜，包括以下步驟：

①將導電聚合物納米結構與表面活性劑超聲分散溶于有機溶劑中，形成導 電聚合物納米結構-表面活性劑單分子溶液，其中導電聚合物納米結構材料能與 表面活性劑材料組成穩定的分散溶液；

②采用微量進樣器抽取步驟①得到的溶液滴加于亞相，使其在氣/液界面自 組裝形成導電聚合物納米結構-表面活性劑復合膜；

③控制LB拉膜機滑障的速度來壓縮步驟②得到的導電聚合物納米結構-表 面活性劑復合膜，通過控制成膜膜壓來調控導電聚合物納米結構的間距；

④將清潔處理后的基片采用垂直成膜的方式將經過步驟③得到的復合膜轉 移至基片上。

按照本發明所提供的柔性納米結構有序薄膜的制備方法，其特征在于，所述 導電聚合物材料不溶不熔，為柔性納米結構，如3，4-聚乙撐二氧噻吩納米粒子、 (納米線)，聚吡咯納米粒子(納米線)。