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《武汉理工大学》 2002年
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静电自组装纳米复合薄膜研究

余海湖  
【摘要】: 自组装技术在纳米科技、纳米材料的发展与研究中具有重要作用,特别是静电吸附自组装技术对纳米复合功能薄膜及其器件的研究具有重要意义。在对纳米复合薄膜研究的重要性及自组装薄膜技术的发展动态进行综合分析的基础上,开展了利用静电吸附自组装技术制备纳米复合薄膜及广义的分子器件的研究,采用紫外-可见光光谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、激光拉曼光谱仪、原子力显微镜、光纤光学系统等研究了复合薄膜的结构与性能,研制了一种光纤湿度传感器和其他薄膜器件。研究结果表明,通过离子交换和带电基团的静电吸附作用,聚合物/聚合物、聚合物/有机分子、聚合物/金纳米粒子、聚合物/无机纳米粒子的复合薄膜可以组装到单晶硅、玻璃、石英玻璃光纤等各种类型的衬底上。聚电解质PDDA-聚染料PS-119体系具有很好的自组装性,多层复合膜无明确的层状结构特征,在宏观上表现出单层光学涂层的特性,单层膜的厚度在纳米量级且与聚电解质水溶液的浓度有关;薄膜具有湿敏特性,在光纤端面上组装厚度为40~100nm的薄膜,采用0.85μm或1.3μm的LED光源,可以制成光纤湿度传感器,传感器的工作区间为0~100%RH,响应时间<1s,可以用于对人的呼吸监测。刚果红、铜酞菁的衍生物、富勒醇等有机低分子可以与聚合物组装成多层复合薄膜,带有4个以上带电基团的分子具有较好自组装性。以氯金酸为前驱体,以Na_3-citrate、NaBH_4为还原剂制备了不同粒径的金纳米粒子,组装了金纳米粒子的单层或亚单层膜及其与聚合物PDDA的多层复合膜。金纳米粒子组装成膜之后,其表面等离子体共振吸收峰发生红移,薄膜具有明显的表面增强拉曼散射(SERS)效应。吸收峰红移及SERS效应与薄膜中的金纳米粒子间的电磁耦合作用有关。聚合物/金纳米粒子复合薄膜的电阻率可调,电阻率最低可达10~(-4)Ω·cm量级,导电机制可能与隧道效应及杂质离子导电有关。二氧化硅胶体与聚合物PDDA的自组装多层复合薄膜为均匀、致密的非晶态膜,复合薄膜内存在层间穿插的现象,薄膜表现出均质单层光学涂层的特性并具有增透作用。以钛酸四丁脂为前驱物制备了粒径为3~4nm的TiO_2胶体,组装了PSS/TiO_2纳米粒子复合薄膜。PSS/TiO_2薄膜为由板钛矿TiO_2纳米晶所构成的多晶膜,硬度较高,具有增反作用。组装了聚合物/无机纳米粒子的λ/4多层高反射膜,大大提高了样品表面的光反射性能。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TB383

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【引证文献】
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国期刊全文数据库 前10条
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