射频等离子体聚合多层复合薄膜的制备及性能

采用等离子体聚合方法,分别以甲基丙烯酸甲酯、正硅酸乙酯和甲基丙烯酸三氟乙酯为原料制备了3种聚合物薄膜,并利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外可见光谱(UV-vis)和接触角(ContactAngle)等方法研究了不同条件下所得的聚合物薄膜的表面形貌、表面粗糙度、光学透明性及疏水性等性能.研究结果表明:聚甲基丙烯酸甲酯薄膜具有最好的可见光透过率和最佳的表面粗糙度(RMS).聚正硅酸乙酯薄膜的表面粗糙度随射频功率变化不大.聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜在低功率下有较低的表面粗糙度,但随着入射功率的增加,等离子体刻蚀作用使得表面粗糙度增加.SEM照片表明聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面平坦致密无针孔.静态接触角测试结果表明三种聚合物薄膜都有较好的疏水性能,以聚甲基丙烯酸三氟乙酯薄膜的疏水性能最佳.利用等离子连续聚合的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯薄膜/聚正硅酸乙酯/聚甲基丙烯酸三氟乙酯3层复合薄膜,并对复合膜的性能进行了表征.     

聚丙烯表面醋酸乙烯酯的脉冲等离子体聚合及其性能

利用脉冲等离子体聚合的低处理能量密度、高基团保留的特点,以醋酸乙烯酯(VAc)的脉冲等离子体聚合方法对聚丙烯(PP)表面作了改性.研究了脉冲占空比(τon/τoff)对VAc等离子体聚合物的结构与性能的影响.聚合量随着占空比的提高呈先升高,然后在占空比150/50时降低,这是等离子体的聚合/刻蚀共同作用的结果.由于VAc等离子体聚合是通过逐步增长聚合机理(RSGP)进行的,其聚合物中含有交联结构.VAc聚合物可部分被醇解为聚乙烯醇结构,其交联结构是抑制进一步醇解的因素.但红外分析及VAc聚合物中可溶性物质含量测试结果表明,低占空比下VAc聚合物的结构破坏较轻且低交联结构较多,占空比50/150处理表面醇解后的表面水接触角降低到66.0°,改善了载体PP表面的亲水性.     

等离子体聚合法制备生物大分子印迹聚合物

分别以缩水甘油和二乙二醇单乙烯基醚(EO2)为单体,采用等离子体聚合方法,在金基底表面制备特异性识别牛血清蛋白(BSA)的生物大分子印迹聚合物(BMIPs).利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和接触角测试仪对沉积薄膜的物理化学特性进行表征,利用表面等离子体共振光谱(SPR)研究所制备印迹聚合物中BSA模板分子的洗脱和结合过程.实验结果表明,通过控制等离子体沉积过程中等离子体功率和占空比,可以制备对BSA具有一定特异性识别能力的BMIPs,这为将来以BMIPs为基础构建生物传感器提供了一种新的思路.     

丙烯腈的等离子体聚合研究

本文研究丙烯腈的等离子体聚合过程。探讨了聚合规律、聚合物形态和性质与各反应条件的依赖关系。结果表明聚丙烯腈(PAN)的淀积速率明显地取决于单体分压和放电功率,较小的单体分压有利于形成均匀致密的薄膜;聚合时加入非聚合性气体(Ar)将改变PAN的淀积分布,并一定程度地改善膜的韧性;膜在不同材料基底上的附着力大小次序为金属(Pt、Cu、Ti)>半导体(Si、GaAs、GaP)>玻璃。IR光谱分析得出等离子体聚合的PAN结构比较复杂,具有较高的交联度。     

超薄聚六氟丙烯表面滴状冷凝的传热

采用等离子体聚合技术制备了铜基聚六氟丙烯薄膜，并实现了水蒸汽的滴状冷凝。冷凝传热系数是相应膜状冷凝传热系数的１３～２６倍，冷凝寿命为８００ｈ。等离子体聚合工艺条件、基底金属发生腐蚀、聚合薄膜老化是影响滴状冷凝传热及寿命的主要因素。     

表面诱导开环聚合制备聚合物刷的实验

针对通过反应时间调控聚合反应在室温条件下硅基表面的聚合物薄膜厚度问题,采用表面诱导活性开环聚合的方法,以N-己基-5-降冰片烯-2,5-二羧酰亚胺为聚合单体,通过对聚合催化剂的筛选,确定使用Grubbs二代催化剂,进行聚合物刷制备的实验研究.实验结果表明:通过表面诱导活性开环聚合,把聚合物通过化学键连接到基板表面,获得了厚度超过100 nm、表面光滑的、大面积生长的纳米级聚合物刷.研究结果对采用表面诱导开环聚合方法制备出高质量的聚合物刷有非常重要的理论意义和实用价值.     

咔唑基三苯乙烯衍生物的电化学聚合及其性能

对具有明显聚集诱导发光性能(AIE)的化合物4,4’-双(2,2’-双(4-(6-(9H-咔唑基)己氧基)苯基)乙烯基)联苯(p2bc6)以电化学聚合法制备了聚合物发光薄膜.该聚合薄膜的结构、光学性能和表面形貌通过红外光谱、紫外光谱(UV)、荧光光谱和原子力显微镜表征.结果表明:聚合前体通过分子中咔唑基团聚合形成聚合物薄膜;薄膜具有良好的发光性质;制得的电化学聚合薄膜表面平整,表面粗糙度可达到3 nm以下,有望作为发光材料应用于PLED器件中.     

等离子体制备低表面能薄膜性能研究

以六甲基二硅氧烷为反应单体,采用连续与脉冲射频(RF)等离子体两种放电模式聚合低表面能薄膜,研究了连续放电不同功率、脉冲放电不同脉冲宽度和间隔对聚合薄膜性能的影响.通过对薄膜性能的表征:接触角的测量,红外光谱、X光电子能谱和原子力显微镜的结构和表面分析,发现在低输入功率和脉冲等离子体大与空比条件下,可得到表面能低、疏水性能好、表面结构可控的低表面能薄膜.     

电弧等离子体喷射法直接制备金属有机聚合物

金属有机聚合物一般通过金属有机化合物单体聚合来制备,但由于单体制备困难、性能不稳定,其发展受到限制.本文提出了用低压直流电弧等离子喷射法将有机单体和金属直接合成金属有机聚合物薄膜的方法,成功地制备了铜与丙烯腈、丙炔腈的金属有机聚合物薄膜.红外光谱和电子能谱的分析结果表明:聚合物薄膜中含有环状共轭结构,铜与聚合物以共价键、配位键结合.用改进的四探针法进行测量,铜与丙炔腈聚合物薄膜的电阻率在10~0～10~3Ω·cm范围内,铜与丙烯腈聚合物薄膜的电阻率在10~6～10~7Ω·cm范围内。     

电聚合薄膜在钙钛矿电池中的应用

目前,钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cell, PSC)的效率(25.8%)已经可以与硅基太阳能电池相媲美,但是长期稳定性不高是其开展商业化应用亟需解决的问题之一.电化学聚合作为一种制备电活性导电聚合物薄膜的方法,可以有效降低材料和器件制备的成本;同时,化学交联的电聚合薄膜具有较好的稳定性,能有效提高器件的稳定性.总结了将交联的电聚合薄膜作为空穴传输层(hole transporting layer, HTL)或电子传输层(electron transporting layer, ETL)来开发稳定和高效的钙钛矿太阳能电池,并论述了电聚合薄膜在钙钛矿太阳能电池未来的研究重点.     

Thin films of porphyrinperylene molecular array fabricated by electrophoresis methodology

Porphyrin-perylene dyad molecular arrays are impor-tant building blocks for mimic photosynthetic systems and molecular opto-electronics such as molecular wires, logic gates and molecular switches. In recent years, Wasielewski’s group[1―3] and Bocian and Lindsey’s group[4―7] have systematically investigated the electronic structure, the mechanism of transient photoinduced charge and/or energy transfer in a few representative porphyrin- perylene arrays, the acquired results threw light on th…     

自组装单层膜的研究

自组装膜(self-assembled monolayers,SAMs)是通过有机分子反应活性头基与固体界面之间自发反应形成的稳定、有序、紧密堆积的超薄膜结构.近年来,通过界面自组装在固体表面形成超薄层有机材料的研究受到人们的广泛关注,在非线形化学、分子生物学、材料科学、分子器件、生物传感器等领域具有广泛的应用前景.对自组装单层膜的制备、特点、类型、机理和应用等方面进行了探讨.     

超薄润滑膜界面滑移现象的分子动力学研究

为研究超薄润滑膜的流变和滑移特性 ,采用了分子动力学模拟方法。模拟系统由 2个固体壁面和介于壁面间的润滑剂分子构成 ,分子模型为正癸烷。结果表明 :薄膜中粒子密度沿膜厚方向呈周期性变化 ,存在某种有序结构 ;薄膜中润滑剂分子的平均速度仍大体呈线性分布 ,但在固液界面和液体层间可以观察到滑移现象 ;壁面滑移率随着剪切率的增加而上升 ,并在高剪切率区迅速增大 ;分子级薄膜中一个重要现象是滑移可能在较低的剪切率下发生 ;薄膜中润滑剂经历着向固态转化的相变过程 ,低剪切率下的滑移率可作为衡量薄膜固化程度的定量判据     

Molecular dynamics simulation of the deposition process of hydrogenated diamond-like carbon （DLC） films

The deposition process of hydrogenated diamond-like carbon （DLC） film greatly affects its frictional properties. In this study, CH3 radicals are selected as source species to deposit hydrogenated DLC films for molecular dynamics simulation. The growth and structural properties of hydrogenated DLC films are investigated and elucidated in detail. By comparison and statistical analysis, the authors find that the ratio of carbon to hydrogen in the films generally shows a monotonously increasing trend with the increase of impact energy. Carbon atoms are more reactive during deposition and more liable to bond with substrate atoms than hydrogen atoms. In addition, there exists a peak value of the number of hydrogen atoms deposited in hydrogenated DLC films. The trends of the variation are opposite on the two sides of this peak point, and it becomes stable when impact energy is greater than 80 eV. The average relative density also indicates a rising trend along with the increment of impact energy, while it does not reach the saturation value until impact energy comes to 50 eV. The hydrogen content in source species is a key factor to determine the hydrogen content in hydrogenated DLC films. When the hydrogen content in source species is high, the hydrogen content in hydrogenated DLC films is accordingly high.     

Fluidity of water confined to subnanometre films.

The fluidity of water in confined geometries is relevant to processes ranging from tribology to protein folding, and its molecular mobility in pores and slits has been extensively studied using a variety of approaches. Studies in which liquid flow is measured directly suggest that the viscosity of aqueous electrolytes confined to films of thickness greater than about 2-3 nm remains close to that in the bulk; this behaviour is similar to that of non-associative organic liquids confined to films thicker than about 7-8 molecular layers. Here we observe that the effective viscosity of water remains within a factor of three of its bulk value, even when it is confined to films in the thickness range 3.5 +/- 1 to 0.0 +/- 0.4 nm. This contrasts markedly with the behaviour of organic solvents, whose viscosity diverges when confined to films thinner than about 5-8 molecular layers. We attribute this to the fundamentally different mechanisms of solidification in the two cases. For non-associative liquids, confinement promotes solidification by suppressing translational freedom of the molecules; however, in the case of water, confinement seems primarily to suppress the formation of the highly directional hydrogen-bonded networks associated with freezing.     

改性剂对PVA基碱性固体聚合物电解质性能的影响

为了改善PVA-KOH-H2O体系碱性固体聚合物电解质(ASPE)的性能,采用溶液浇铸法向其中添加改性剂制备复合电解质膜,利用X射线衍射仪(XRD)、循环伏安法(CV)和交流阻抗法(AC)等对电解质膜的物相和性能进行了表征.研究结果表明:聚合物电解质以无定形态为主,含极少量晶相,改性剂的适量添加可以降低电解质膜的结晶度增大无定形区域,离子电导率随PEO的加入先减小后增大,随增塑剂的加入先增大后减小,三种改性剂中GROL效果最好可达4.52×10-2 S/cm,电化学稳定窗口随改性剂的添加略微变窄,但仍显示了较好的电化学稳定性,当三种物质同时共混加入时电化学性能优于单个组分.该研究结论对制备高能量碱性固体电池具有一定的参考价值.     

高温超导薄膜的原子尺度制备和表征

高温超导体因其丰富的物理性质和潜在的应用价值已成为30余年来凝聚态物理学备受关注的前沿方向之一.探索和发现新型高温超导体并以此建立非常规高温超导电性的物理机制是超导物理学家们长期追求的目标.本文从高温超导体的研究现状和瓶颈出发,介绍基于异质外延薄膜高温超导电性的原子尺度研究,阐述近年来分子束外延技术在高温超导薄膜制备和量子调控方面取得的研究进展.在外延薄膜超导特性表征方面,着重介绍基于原位扫描隧道显微镜对超导层的原子尺度研究.在新型高温超导体探索方面,主要介绍基于异质外延薄膜界面超导体系的构筑.本文侧重于展示实验设计思路、研究方法以及对高温超导电性微观机制的理解,力图以此启发相关领域的研究人员.     

环境友好催化剂催化合成苯甲醛乙二醇缩醛

综述了固体超强酸、杂多酸、固栽杂多酸、分子筛、树脂、碘、维生素C、硫酸盐、氯化物、高分子栽体氯化物、钒磷氧等20多种不同催化剂催化合成苯甲醛乙二醇缩醛的方法和反应条件.评述了各类催化剂的催化性能、特点、能否重复使用等内容.结果表明:固体超强酸、固栽杂多酸、分子筛、D61和D72离子交换树脂几种环境友好催化剂是合成苯甲醛乙二醇缩醛的优良催化剂.     

C102和Rh6G在SiO2中的荧光光谱

为了提高染料激光器激光介质的波长范围和发光稳定性，在SiO2凝胶基质中掺杂混合染料：香豆素102和若丹明6G掺杂后的荧光光谱可调谐波长展宽．而且两种染料之间能量传递效率提高．     

Nanotribological behaviors of in situ nanoparticles doped molecular deposition films

The molecular deposition films of poly （diallyl dimethylammonium chloride） （PDDA） and poly （acrylicacid） （PAA） with Cu2＋ on quartz and glass substrates were prepared in laboratory first, then different bilayers films were dipped into fresh Na2S aqueous solution. As a result, CuS nanoparticles were fabricated in multilayer molecular deposition films in situ. The structure and nanotribological properties of the composite films were analyzed by ultraviolet-visible （UV-visible） spectroscopy, XPS and atomic force microscope （AFM）. It was found that the CuS nanoparticles were homogeneously distributed throughout the whole film. And these films had a much smaller friction force than their substrates and higher antiwear life than pristine PDDA/PAA molecular deposition films. The fluctuation and variation trend of the topography, hardness, and friction with the AFM indentation length were also investigated.