电场极化调控聚（3-己基噻吩）薄膜润湿性
发布时间：2020-12-27 12:19
本文首次采用电场极化技术精确控制共轭聚合物P3HT薄膜表面的润湿性,通过调节极化条件,成功实现了对P3HT薄膜表面润湿性的精确控制,薄膜表面水接触角可以实现从疏水性到亲水性的转变.通过光谱学、形貌学及接触角等表征手段,详细研究了电场极化作用下共轭聚合物分子取向聚集形态及作用机理.该工作不但扩展了共轭聚合物薄膜材料的应用范围,也为分子形态学的研究奠定了基础.
【文章来源】：分子科学学报. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
电场极化装置示意图
不同强度电场极化处理后的P3HT薄膜水接触角测试结果如图2a所示,可以看出P3HT薄膜在经过不同电场强度处理后,表面湿润性发生了明显变化.另外,从图2b P3HT薄膜水接触角与极化电场强度的关系曲线可以看出,随着电场强度的增加,P3HT薄膜表面水接触角逐渐降低,并且可以通过改变电场大小实现对薄膜表面湿润性精确调控.在电场强度0～7 kV·cm-1范围内,水接触角从105.9°变为75.6°,实现了P3HT薄膜湿润性从疏水性到亲水性的转变.实验发现当电场强度高于7 kV·cm-1时,电压会击穿薄膜造成薄膜损坏.不同强度电场处理后P3HT薄膜表面水接触角的变化可能归因于薄膜表面及内部的P3HT分子在活化状态(玻璃转变温度)下受到电场力的作用而发生了分子取向的变化,从而影响了薄膜的湿润性.为了验证这一机理,我们进行了进一步表征和测试.2.2 紫外-可见吸收光谱分析
不同强度电场极化后P3HT薄膜的紫外-可见吸收光谱如图3a所示,可以清楚观察到所有的薄膜在562和610 nm 的位置出现了吸收峰,分别对应P3HT 分子π-π链内跃迁和堆叠的强度[22-23].此外,可以看出随着电场强度的增加,P3HT分子的π-π链内跃迁和堆积强度逐渐减小.产生这一现象的原因是由于当P3HT在玻璃转化温度(约130 ℃)下,噻吩环上带负电荷的S原子与电场的正极之间的静电相互作用,使得主链上的S原子朝向正极方向旋转,同时一些烷基侧链朝向基底方向拉伸,导致膜中π-π堆积强度降低;当温度降为室温而电场作用不变,分子的取向被冻结,其过程示意图如图3b所示.由于膜表面烷基侧链取向朝向膜内偏转,表面烷基侧链减少,因此导致薄膜表面亲水性增加,与接触角的测试结果一致.2.3 XRD分析
本文编号：2941721
【文章来源】：分子科学学报. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
电场极化装置示意图
不同强度电场极化处理后的P3HT薄膜水接触角测试结果如图2a所示,可以看出P3HT薄膜在经过不同电场强度处理后,表面湿润性发生了明显变化.另外,从图2b P3HT薄膜水接触角与极化电场强度的关系曲线可以看出,随着电场强度的增加,P3HT薄膜表面水接触角逐渐降低,并且可以通过改变电场大小实现对薄膜表面湿润性精确调控.在电场强度0～7 kV·cm-1范围内,水接触角从105.9°变为75.6°,实现了P3HT薄膜湿润性从疏水性到亲水性的转变.实验发现当电场强度高于7 kV·cm-1时,电压会击穿薄膜造成薄膜损坏.不同强度电场处理后P3HT薄膜表面水接触角的变化可能归因于薄膜表面及内部的P3HT分子在活化状态(玻璃转变温度)下受到电场力的作用而发生了分子取向的变化,从而影响了薄膜的湿润性.为了验证这一机理,我们进行了进一步表征和测试.2.2 紫外-可见吸收光谱分析
不同强度电场极化后P3HT薄膜的紫外-可见吸收光谱如图3a所示,可以清楚观察到所有的薄膜在562和610 nm 的位置出现了吸收峰,分别对应P3HT 分子π-π链内跃迁和堆叠的强度[22-23].此外,可以看出随着电场强度的增加,P3HT分子的π-π链内跃迁和堆积强度逐渐减小.产生这一现象的原因是由于当P3HT在玻璃转化温度(约130 ℃)下,噻吩环上带负电荷的S原子与电场的正极之间的静电相互作用,使得主链上的S原子朝向正极方向旋转,同时一些烷基侧链朝向基底方向拉伸,导致膜中π-π堆积强度降低;当温度降为室温而电场作用不变,分子的取向被冻结,其过程示意图如图3b所示.由于膜表面烷基侧链取向朝向膜内偏转,表面烷基侧链减少,因此导致薄膜表面亲水性增加,与接触角的测试结果一致.2.3 XRD分析
本文编号：2941721
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