[發明專利]一種利用氧化還原環境調控表面起皺或消皺的方法

有效

• 申請號: 201510801458.1
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN105273213B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 魯從華;謝繼勛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08J7/02
• 分類號: C08J7/02;C08J7/16;C08G73/02;C08L83/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種利用氧化還原環境調控表面起皺或消皺的方法，是用氧化還原環境調控PDMS表面PANI膜的溶脹狀態，進而調控PANI膜的表面形貌。將表面帶有起皺聚苯胺(PANI)薄膜的聚二甲基硅氧烷(PDMS)彈性體長條試樣置于硼氫化鈉溶液中，表面皺紋消失，將該皺紋消失的試樣置于雙氧水溶液中，表面皺紋重新出現。而將表面有起皺PANI膜的PDMS長條試樣首先置于強氧化性的過硫酸鉀溶液中，皺紋同樣會消失，將該消皺的樣品再浸入鹽酸溶液中，皺紋會再次出現。本發明利用簡單的操作方式，新穎的氧化還原手段實現了對皺紋形貌的可逆調控，為智能響應性的表面制備及調控開辟了新的途徑，為功能性響應界面構筑提供了新的思路。

技術領域

本發明涉及表面圖案制備技術，具體涉及一種調控聚苯胺表面皺紋圖案的工藝方法。

背景技術

源于界面應力松弛的薄膜表面起皺作為一種新穎的表面圖案化技術，近年來受到人們的極大關注，并廣泛應用于柔性電極、傳感器、光學器件和膜材料物性表征等領域。而在特定的應用領域，如界面結合、潤濕性、光學性質和微流通道等領域，需要可逆地控制皺紋的出現與消失，從而改變器件的界面結合力，潤濕性，透光性及微流通道的開關。目前，對表面起皺/消皺的可逆調控主要集中于機械手段，步驟繁瑣。如何開發一種簡單快速有效的方式實現起皺/消皺的可逆調控仍是當前研究的一大難題。系統的氧化還原環境是化學反應中的一項重要參數。目前，具有氧化還原響應性的材料多數應用在藥物釋放，致動器，催化劑等領域，在智能界面的構筑方面未有涉及。開發對氧化還原環境有良好刺激響應性的表面在環境監測等領域有著潛在的應用前景。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種利用氧化還原環境調控表面起皺或消皺的方法。本發明選用PDMS為基底，通過原位吸附聚合的方式在PDMS表面沉積一層起皺的PANI薄膜。利用簡單的浸泡處理方式實現了PANI膜起皺/消皺的可逆調控。

為了解決上述技術問題，本發明一種利用氧化還原環境調控表面起皺或消皺的方法，是用氧化還原環境調控PDMS表面PANI膜的溶脹狀態，進而調控PANI膜的表面形貌。

進一步講，可以采用下述兩種處理過程之一，使PDMS表面PANI皺紋膜依次消皺和重新起皺：

1)將表面均勻地生長有一層PANI皺紋膜的PDMS彈性體長條試樣置于0.1M的硼氫化鈉溶液中2秒后取出，在PDMS彈性體長條試樣表面得到皺紋形貌消失的PANI膜，將該帶有皺紋形貌消失的PANI膜的PDMS彈性體長條試樣置于質量分數15wt％的雙氧水溶液中1分鐘后取出，在PDMS彈性體長條試樣表面重新得到起皺的PANI皺紋膜；

2)將表面均勻地生長有一層PANI皺紋膜的PDMS彈性體長條試樣置于0.1M的過硫酸鉀溶液中5秒后取出，在PDMS彈性體長條試樣表面得到皺紋形貌消失的PANI膜，得到皺紋形貌消失的PANI膜，將該帶有皺紋形貌消失的PANI膜的PDMS彈性體長條試樣置于1M的鹽酸溶液中1分鐘后取出，在PDMS彈性體長條試樣表面重新得到起皺的PANI皺紋膜。

所使用的表面均勻地生長有一層PANI皺紋膜的PDMS彈性體長條試樣的制備步驟如下：

步驟一、將PDMS預聚體與交聯劑按一定質量比混合，倒入一器皿中，用玻璃棒充分攪拌，得到均勻的預聚體；

步驟二、將步驟一得到的預聚體在真空干燥器中脫氣1小時后，置于恒溫鼓風干燥箱70攝氏度下加熱4小時進行固化，得到PDMS彈性體；

步驟三、將步驟二得到的PDMS彈性體剪切成3cm×1cm的PDMS彈性體長條試樣備用；

步驟四、分別配制0.1M的苯胺鹽酸溶液及0.1M的過硫酸銨鹽酸溶液，分別將苯胺鹽酸溶液和過硫酸銨鹽酸溶液放置0-5攝氏度中30分鐘；