功能高分子材料对超声的响应及表界面增强研究

发布时间：2018-02-17 04:19

  本文关键词： 功能高分子材料 超声化学 碳量子点 聚合物机械力化学 铂炔复合物 多巴胺 柔性电子　出处：《中国科学技术大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：功能高分子材料的应用和研究十分广泛。超声是材料合成的有用工具,也是研究聚合物机械力化学的有效手段。机械力也会导致柔性电子失稳,引入一个高分子界面层,解决柔性基底和电极的界面问题,对抗外界机械力刺激,对实现柔性电子的发展有着重要意义。本人在攻读博士学位期间在这两方面领域做了相关工作,具体来说,主要内容如下:1.我们超声了含有柠檬酸和乙二胺作为碳源的水溶液,成功制备高量子产率,光稳定性的碳量子点,并应用于癌细胞的生物成像。超声化学可以分成一级声化学和二级声化学。一级声化学在坍塌气泡里发生,主要涉及挥发物种,二级声化学是液相化学,声化学产物源于坍塌气泡里的化学活性物种(例如蒸汽分子热解成的自由基)扩散到溶剂中引发的化学反应。涉及非挥发性物种的纳米液滴通过毛细管微波被射入坍塌气泡或是由于坍塌气泡的显著形变引起的气泡融合。一旦纳米液滴进入坍塌气泡的内部,发生了类似火焰热解的溶剂迅速蒸发,气相化学反应等,因此,综合了一级声化学和二级声化学的非挥发性物种在坍塌气泡里激发和热解,即应用坍塌气泡作为微反应器热解非挥发性前驱体的还未被报道过。2.聚合物机械力化学可以提供光或是热不能够实现的反应,可以用来合成新的材料。我们设计合成基于铂炔基的机械响应官能团,位于聚合物链中点。超声能够产生大量的溶剂化的聚合物链内的拉伸应力。稀释的聚合物溶液可以在超声波作用下体验的溶液动力学产生的剪切力的溶剂气穴(即气泡成核,生长和崩溃)。靠近崩坍的泡沫的高分子链末端比远端链末端会有更高的速度。这些速度梯度造成聚合物主链的伸长,并在聚合物链的中点附近产生拉应力。合适位点的机械响应官能团可控响应机械扰动,被活化。因此铂炔基能够实现超声活化并且用于催化硅氢化反应,这项工作进一步举例说明了有机金属配合物在潜在催化剂的设计和合成中的应用,用于机械催化和基于有机硅聚合物的自愈材料的开发。3.柔性导电电极是柔性电子和可穿戴技术的重要组成部分。但是,现有的柔性电极有着稳定性差,抗刮擦能力差等缺点,限制了其在工业中的广泛应用。受海洋生物贻贝的启发,我们合成了基于多巴胺的聚合物界面涂层,将其引入到导电电路和柔性基底之间尝试解决这一问题。这一独特的基于多巴胺的聚合物涂层可以赋予各种柔性基底包括聚酰亚胺(PI),聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),棉布织物等强的粘附力和优异的机械性能。事实上,基于聚合物涂层的柔性导电电路在经过1000次弯曲测试循环或划伤之后仍能为LED灯泡供电。这一涂层提供了导电图案与基底的强烈粘附,从而使其耐弯曲和耐刮擦能力增强。这一方法策略提供了一个实用的构建有效的柔性电子平台。
[Abstract]:The research and application of functional polymer materials is very extensive. Ultrasound is a useful tool for the synthesis of materials, but also an effective means of research on polymer mechanical chemistry. Mechanical stress can lead to flexible electronic instability, the introduction of a polymer interface layer, solve the interface problem of flexible substrate and electrode, against external mechanical stimulation, has important significance to realize the development of flexible electronics. During my PhD in the field in the two aspects of the related work, specifically, the main contents are as follows: 1. we ultrasonic contains citric acid and ethylenediamine aqueous solution as the carbon source, the successful preparation of high quantum yield, carbon quantum dot light stability, biological imaging and application in the cancer cells. Ultrasonic chemistry can be divided into a sound chemical and two sound chemistry. A sound in the collapse of the bubble in chemistry, mainly relates to a volatile species, two chemical liquid phase of sound The sound of science, chemical products derived from the collapse of the bubble in the chemically active species (such as steam pyrolysis into free radical molecular diffusion) chemical reaction solvent triggered. Involving non volatile species nano droplets by capillary microwave shot is caused by collapse of bubbles or bubble bubble collapse deformation significantly once the internal nano fusion. Drop into the collapse of the bubble, has a similar flame pyrolysis solvent rapid evaporation, chemical vapor reaction, therefore, the comprehensive level of sonochemical and two sonochemical non volatile species in the collapse of the bubble in the excitation and pyrolysis, namely the application of bubble collapse as micro reactor is non volatile Precursor Pyrolysis.2. has not been reported before polymer mechanical chemistry can provide light or heat is not able to achieve the reaction, can be used to synthesize new materials. We designed and synthesized based on the mechanical response of platinum acetylide Functional groups of polymer chains in the middle. Ultrasound can generate tensile polymer chains of solvation of the stress. The shear stress generated cavitation solvent solution dynamics of polymer dilute solution under ultrasonic action can experience the (i.e., bubble nucleation, growth and collapse). The bubble collapse near the end of the polymers than the distal chain end will have higher speed. The velocity gradient caused by the polymer main chain elongation, and tensile stress in the vicinity of the midpoint of the polymer chain. The appropriate sites of the mechanical response of controllable mechanical disturbance response group was activated. Therefore, platinum alkyne can realize ultrasonic activation and used for catalytic hydrosilylation reaction, this work further an example illustrates the application of organic metal complexes in the design and synthesis of potential catalyst in the catalytic machinery for and self-healing materials based on organosilicon polymer.3. The flexible conductive electrode is an important part of flexible electronics and wearable technology. However, the existing flexible electrode has poor stability, disadvantages of anti scratch ability, limits its wide application in industry. Inspired by the marine mussel, we synthesized polymer interface coating dopamine based on its introduction between the conductive circuit and flexible substrate to try to solve this problem. This unique polymer coating based on dopamine can give a variety of flexible substrates including polyimide (PI), poly two methyl siloxane (PDMS), poly phenylene two terephthalate (PET), the adhesion of cotton fabric, strong and excellent mechanical properties. In fact, based on the flexible conductive circuit of polymer coating after 1000 times bending test cycle or scratch can still LED lightbulb. This coating provides strong adhesive and conductive pattern substrate It is attached to enhance its bending resistance and scratch resistance. This method provides a practical and effective flexible electronic platform.

【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB34;TQ317

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本文编号：1517199