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基于重氮树脂的层层自组装超薄膜的制备及其功能化

曹廷炳  
【摘要】: 本论文利用层层自组装技术,制备了基于光敏性重氮树脂的系列超薄膜,这种感光性组装膜在紫外光照射下能够形成共价键联结,本论文着重对这些共价键联结超薄膜的功能特性进行了研究,主要结果如下: 1.合成了聚[苯乙烯-co-N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺](P(S-co-HPMI))和聚(对乙烯基苯酚)(PVPh)两种含酚羟基的高聚物,利用酚羟基具有强的给氢能力、能够与重氮树脂(DR)的重氮基团形成氢键的特点,首次应用于将P(S-co-HPMI),PVPh与DR制备了基于氢键的自组装超薄膜,并通过紫外光照使之以共价键联结,提高了膜的稳定性。根据重氮基团还可以与聚负离子形成静电作用力的特点,分别在水和有机介质中,自组装形成了多层复合超薄膜,膜的层间作用力既有离子键又含有氢键,并且在紫外光照射下,两种作用力都转化为稳定的共价键。这种基于氢键的自组装使得许多不溶于水的高分子能够在有机溶剂中形成超薄膜,拓宽了自组装超薄膜制备的研究领域。 2.合成了两种水溶性的C_(60)衍生物:C_(60)(OH)n和C_(63)(COOH)6,首次将其与重氮树脂聚正离子以静电相互作用相联结而形成自组装超薄膜,并通过重氮基团的特征光反应,使膜的层层之间的离子键转化为共价键。由于C_(60)分子有近乎完美的球状结构、良好的对称性等优点,利用原子力/摩擦力显微镜(AFM/FFM),测试了含C60衍生物超薄膜的纳米摩擦性能,证明了球状C_(60)分子在超薄膜中具有良好的承载能力,并通过在超薄膜中引入柔性的聚丙烯酸分子,使含C_(60)衍生物超薄膜的润滑性能有了明显的改善。这种利用层层自组装技术所制备的含C_(60)衍生物和柔性高分子的超薄膜,为本论文所首创,将会给制备薄膜润滑材料以及它们在纳米器件中的应用提供了一种新的思路和参考。 3.合成了羧基聚苯胺和磺化聚苯胺,并溶解在弱碱性水溶液中形成了聚负离子,通过静电相互作用结合紫外光照,与光敏性重氮树脂进行层层自组装,最终得到以共价键联结的超薄膜,这种超薄膜在极性溶剂和强电解质中有很高的稳定性。利用传统的三电极光电转换装置,以0.5M KCl溶液为支持电解质,测试了含聚苯胺衍生物超薄膜的光电转换性能,并考察了影响光电流产生的影响因素。将共轭高分子通过层层自组装方法制成超薄膜,并测定其光电转换性质,为


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