[發(fā)明專利]一種導電聚合物一維納米結構陣列的制備方法

無效

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• 申請日: 2011-07-09
• 公開（公告）號: CN102358610A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)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: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;C08G61/12;C08G73/06
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 楊保剛;徐豐

技術領域

本發(fā)明涉及聚合物材料領域，具體涉及導電聚合物有序微/納結構陣列的制備方法。?

背景技術

近年來，在微米和納米尺度范圍內具有規(guī)則形貌（如具有球、線、帶、管等形狀）的導電聚合物材料成為各國科學家的研究熱點。這些新穎的導電聚合物納米結構與大氣中某些介質作用后，由于材料具有較大的比表面積及優(yōu)良的表面條件，使得氣體分子能夠在敏感材料表面較快的吸附/脫附，使氣體傳感器具有快速響應、高選擇性、室溫工作的特點，是下一代氣體傳感器敏感材料的研究熱點。但是，目前這種導電聚合物材料在氣體敏感（吸附/脫附）過程中基本處于無序態(tài)，這種無序堆積態(tài)的復雜性一方面嚴重制約了氣體分子的吸附/脫附速度，使得敏感薄膜的響應特性無法進一步提高；另一方面復雜的界面態(tài)及邊界條件下很難模擬研究該類材料氣敏動力學過程，是清楚分析氣體吸附/脫附過程并進行相應動力學模型的建立的極大障礙。因此，將導電聚合物納米材料定域并有序排列，研究有序態(tài)下納米結構的氣體敏感性對高性能氣敏材料及傳感器具有迫切的現(xiàn)實意義。另外，目前該類材料的氣敏機理大都基于納米材料的表面效應，而納米結構形態(tài)的變化會導致氣敏薄膜中不同的表面、界面態(tài)，對氣體吸附/脫附過程也將產生很大程度的影響。因此，通過導電聚合物納米結構有序化這一手段，有序化（或簡化）敏感薄膜中的納米結構的分布后再進行相應氣體敏感過程的研究，對于提高導電聚合物氣體傳感器的性能具有非常重要的意義。?

當前在國際上，納米結構的有序化一直是研究的熱點，取向有序的、圖案化的納米結構在新型的光電子、微電子器件及生物敏感方面具有極其重要的意義。在氣敏傳感方面，導電聚合物納米結構作為一種新穎的敏感材料在學術界收到普遍關注。然而，國內外的研究大多基于無序態(tài)納米結構敏感性能的探索，而對于有序化納米結構氣敏性能研究很少。?

納米結構的有序、圖案化一直是國內外材料領域研究的熱點，經過大量的研究，目前已經取得了一定的進展。對納米結構進行有序化的方法有原位法、模版法、LB膜法等，大量的實驗結果表明，納米結構（如：碳納米管、ZnO等）的有序化后有效的提高了微電子、光電子等器件的性能。?

導電聚合物納米結構作為新穎的氣體敏感材料，國內外學者對其進行了大量的研究。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(tài)，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。Hyeonseok等人采用反向膠束法得到了導電聚合物PEDOT納米粒子和納米管結構，他們采用滴涂的方法將這些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(yōu)良的氣體敏感特性，對低濃度的氨氣具有很快的響應，并將這一現(xiàn)象歸結為納米材料較大的比表面積。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(wěn)定組裝上還有待提高。?

從納米結構有序組裝方法來看，采用LB膜方法來制備聚合物納米結構有序體成為國際上的研究熱點，LB膜不僅可以從分子尺度控制薄膜厚度得到高度有序超薄膜，同時還可以對分散良好的納米結構通過自組裝的方式形成高密度、高有序的納米薄膜。但是，對這些納米結構在氣/液界面的組裝過程的研究還處于起步階段，納米結構在氣/液界面的動態(tài)組裝機理及過程需要深入系統(tǒng)的研究。?

從目前研究來看，對PEDOT有序納米薄膜的研究取得了一定的進展，但也存在很多問題，其中最主要的問題是有序納米結構的穩(wěn)定可靠的組裝，這對于制備器件后對器件的性能具有非常重的影響。因此迫切需要一種方法來得到結構上嚴格有序并穩(wěn)定可控測的導電聚合物納米結構有序排列結構，同時制備的過程中我們還希望聚合物是原位制備的，分子鏈結構未發(fā)生變化，不影響導電聚合物自身的電導率，這樣材料的電導率才高，在作為氣體敏感薄膜時，可以提高氣體敏感材料的響應時間，有效的提高器件性能。?

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的問題是：如何提供一種導電聚合物一維納米結構陣列的制備方法，該方法所制備的聚合物納米結構陣列化技術克服了現(xiàn)有技術中所存在的缺陷，并且制備方法合理簡單，易于操作。?