本文首次采用電場極化技術(shù)精確控制共軛聚合物P₃HT薄膜表面的潤濕性,通過調(diào)節(jié)極化條件,成功實現(xiàn)了對P₃HT薄膜表面潤濕性的精確控制,薄膜表面水接觸角可以實現(xiàn)從疏水性到親水性的轉(zhuǎn)變.通過光譜學(xué)、形貌學(xué)及接觸角等表征手段,詳細(xì)研究了電場極化作用下共軛聚合物分子取向聚集形態(tài)及作用機(jī)理.該工作不但擴(kuò)展了共軛聚合物薄膜材料的應(yīng)用范圍,也為分子形態(tài)學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ). 

【文章來源】：分子科學(xué)學(xué)報. 2020年03期 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

電場極化裝置示意圖

不同強(qiáng)度電場極化處理后的P3HT薄膜水接觸角測試結(jié)果如圖2a所示,可以看出P3HT薄膜在經(jīng)過不同電場強(qiáng)度處理后,表面濕潤性發(fā)生了明顯變化.另外,從圖2b P3HT薄膜水接觸角與極化電場強(qiáng)度的關(guān)系曲線可以看出,隨著電場強(qiáng)度的增加,P3HT薄膜表面水接觸角逐漸降低,并且可以通過改變電場大小實現(xiàn)對薄膜表面濕潤性精確調(diào)控.在電場強(qiáng)度0～7 kV·cm-1范圍內(nèi),水接觸角從105.9°變?yōu)?5.6°,實現(xiàn)了P3HT薄膜濕潤性從疏水性到親水性的轉(zhuǎn)變.實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)電場強(qiáng)度高于7 kV·cm-1時,電壓會擊穿薄膜造成薄膜損壞.不同強(qiáng)度電場處理后P3HT薄膜表面水接觸角的變化可能歸因于薄膜表面及內(nèi)部的P3HT分子在活化狀態(tài)(玻璃轉(zhuǎn)變溫度)下受到電場力的作用而發(fā)生了分子取向的變化,從而影響了薄膜的濕潤性.為了驗證這一機(jī)理,我們進(jìn)行了進(jìn)一步表征和測試.2.2 紫外-可見吸收光譜分析

不同強(qiáng)度電場極化后P3HT薄膜的紫外-可見吸收光譜如圖3a所示,可以清楚觀察到所有的薄膜在562和610 nm 的位置出現(xiàn)了吸收峰,分別對應(yīng)P3HT 分子π-π鏈內(nèi)躍遷和堆疊的強(qiáng)度[22-23].此外,可以看出隨著電場強(qiáng)度的增加,P3HT分子的π-π鏈內(nèi)躍遷和堆積強(qiáng)度逐漸減小.產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是由于當(dāng)P3HT在玻璃轉(zhuǎn)化溫度(約130 ℃)下,噻吩環(huán)上帶負(fù)電荷的S原子與電場的正極之間的靜電相互作用,使得主鏈上的S原子朝向正極方向旋轉(zhuǎn),同時一些烷基側(cè)鏈朝向基底方向拉伸,導(dǎo)致膜中π-π堆積強(qiáng)度降低;當(dāng)溫度降為室溫而電場作用不變,分子的取向被凍結(jié),其過程示意圖如圖3b所示.由于膜表面烷基側(cè)鏈取向朝向膜內(nèi)偏轉(zhuǎn),表面烷基側(cè)鏈減少,因此導(dǎo)致薄膜表面親水性增加,與接觸角的測試結(jié)果一致.2.3 XRD分析


本文編號：2941721