[發(fā)明專利]一種快速產(chǎn)生和控制導(dǎo)電聚偏氟乙烯導(dǎo)電層的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910081431.4
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101524893A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣毅堅(jiān);劉瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B29C71/04
• 分類號: B29C71/04
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)電聚合物的制備和激光微加工領(lǐng)域。尤指激光制備導(dǎo)電聚 偏氟乙烯過程中，一種在聚偏氟乙烯(PVDF)材料表面快速產(chǎn)生導(dǎo)電層，并 控制導(dǎo)電區(qū)域的方法。

背景技術(shù)

采用激光制備導(dǎo)電聚合物的研究從美國Rice大學(xué)M.Schumann等發(fā)表 在《Applied?Physics?Letters》1991，58，428-430的第一篇報道開始，他 們采用的是248nm?KrF脈沖激光輻照方法制備導(dǎo)電聚酰亞胺(Kapton，PI) 或聚苯并咪唑(PBI)，不同能量密度下，激光脈沖個數(shù)在1000個左右后，電 導(dǎo)率發(fā)生突變，提高了15個數(shù)量級為1-10Ω^-1cm^-1。隨后，該領(lǐng)域的研究成 果很多，如Ning?Dong等在《Chinese?Science?Bulletin》1996，41，895-899 上報道，KrF激光能量密度為30mJ/cm²，脈沖個數(shù)5000個時，其電導(dǎo)率增加 了5個數(shù)量級；Zongyi?Qin等在《Surface?and?Interface?Analysis》2000， 29，514-518上報道KrF激光輻照聚酰亞胺1000個脈沖后，電導(dǎo)率為0.1Ω^-1cm^-1，激光能量密度為50mJ/cm²；Ji?YL，Jiang?YJ等在《Applied?Physics? Letters》2006，89，221103上報道采用KrF激光輻照聚偏氟乙烯，在能量密度 190mJ/cm²，脈沖頻率為10Hz，脈沖個數(shù)達(dá)600個時，誘導(dǎo)材料表面發(fā)生改 性，電導(dǎo)率增加了9個數(shù)量級達(dá)1.0×10^-4Ω^-1cm^-1；申請?zhí)枮?00810222223.7、 名稱為“高導(dǎo)電聚偏氟乙烯材料的準(zhǔn)分子激光制備方法及其裝置”的專利申 請中，也采用KrF激光輻照聚偏氟乙烯，在能量密度44mJ/cm²，脈沖頻率為 4Hz，脈沖個數(shù)300個時，獲得均勻的導(dǎo)電層，同時導(dǎo)電率增加了12個數(shù)量 級達(dá)4.2×10^-1Ω^-1cm^-1。

對目前的研究成果分析發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)激光能量密度達(dá)到域值能量后，在 一定的脈沖個數(shù)作用下，材料表面才發(fā)生改性。激光能量密度越大，需要的 脈沖個數(shù)越少，制備時間越短。但是，由于材料本身物理化學(xué)性質(zhì)的限制， 激光能量密度存在上限。對于低能量密度的條件，目前所需要的脈沖個數(shù)至 少300個以上，因此實(shí)現(xiàn)快速制備導(dǎo)電層受到阻礙。另外，制備過程中，導(dǎo) 電層的活性中心隨機(jī)出現(xiàn)，無法對導(dǎo)電區(qū)域的進(jìn)行人為控制。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有制備方法的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種可快速產(chǎn)生導(dǎo)電 層、同時完成對導(dǎo)電區(qū)域控制的方法，以完善該領(lǐng)域制備工藝。

本發(fā)明的基本思想是：通過在其表面構(gòu)造缺陷以達(dá)到快速制備的目的， 從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電區(qū)域的控制，避免了激光輻照的消耗時間及能源等問題。

本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：本發(fā)明采用兩組光路系統(tǒng)，分別是準(zhǔn)分 子激光掩模直寫光路系統(tǒng)和準(zhǔn)分子激光輻照光路系統(tǒng)。其中：準(zhǔn)分子激光掩 模直寫光路系統(tǒng)沿光的傳播方向依次設(shè)置了激光器、第一反射鏡、第二反射 鏡、掩模、第三反射鏡、第一會聚透鏡、樣品和三維工作臺。準(zhǔn)分子激光輻 照光路系統(tǒng)沿光的傳播方向依次設(shè)置激光器、第一級復(fù)眼、第二級復(fù)眼、第 二會聚透鏡、第三會聚透鏡和工作臺。

本發(fā)明中的方法包括利用準(zhǔn)分子激光掩模直寫光路系統(tǒng)對試樣表面進(jìn)行 織構(gòu)和利用準(zhǔn)分子激光輻照光路系統(tǒng)對織構(gòu)后的試樣進(jìn)行改性，具體步驟如 下：

1)選取厚度大于或等于0.5mm(毫米)的聚偏氟乙烯(PVDF)材料薄膜 為樣品材料，并對其進(jìn)行清洗；

2)將清洗后的樣品置于準(zhǔn)分子激光掩模直寫光路系統(tǒng)的三維工作臺上， 按照具體導(dǎo)電層要求進(jìn)行表面微結(jié)構(gòu)的織構(gòu)；

3)將織構(gòu)后的樣品置于準(zhǔn)分子激光輻照光路系統(tǒng)的工作臺上，完成準(zhǔn)分 子激光輻照改性，誘導(dǎo)聚偏氟乙烯表面導(dǎo)電層生成。

步驟2)中所述的采用準(zhǔn)分子激光掩模直寫光路系統(tǒng)在聚偏氟乙烯表面進(jìn) 行織構(gòu)，以達(dá)到植入表面缺陷的目的，具體按以下步驟進(jìn)行：