近幾年來,各向異性導(dǎo)電膜(ACFs)由于具有諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于高科技領(lǐng)域,引起材料科學(xué)領(lǐng)域工作者們極大的興趣。目前已研究出三種各向異性導(dǎo)電膜,Ⅰ型ACF已普遍應(yīng)用于電子行業(yè),Ⅱ型和Ⅲ型ACF仍停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。同時(shí),隨著納米科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展,單功能納米材料已不能滿足日益增長(zhǎng)的科技需求,在特定尺寸下具有多功能性的納米材料將對(duì)納米科技的發(fā)展具有重要意義。因此,研發(fā)新型多功能納米材料是一個(gè)具有重要價(jià)值的研究課題。本文中基于Ⅲ型各向異性導(dǎo)電膜,采用靜電紡絲技術(shù),構(gòu)筑了四種柔性三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜。三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜的第一層為Ⅲ型各向異性導(dǎo)電膜,具有左右兩部分,其構(gòu)筑單元均為具有導(dǎo)電側(cè)和熒光-絕緣側(cè)的Janus納米帶,左右兩部分沿納米帶長(zhǎng)度方向互相垂直以實(shí)現(xiàn)雙各向異性導(dǎo)電性;三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜的第二層和第三層分別為具有磁性和熒光特性的納米纖維膜,以實(shí)現(xiàn)磁性和熒光等功能。具體包括{[Tb(BA)_3phen/PMMA//PANI/PMMA]⊥[Tb(BA)_3phen/PMMA//PANI/PMMA]}/[Fe_3O_4/PVP]/[Tb(BA)_3phen/PAN]綠色熒光雙各向異性導(dǎo)電-磁性-綠色熒光三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜,{[Eu(BA)_3phen/PMMA//PANI/PMMA]⊥[Eu(BA)_3phen/PMMA//PANI/PMMA]}/[Fe_3O_4/PVP]/[Eu(BA)_3phen/PAN]紅色熒光雙各向異性導(dǎo)電-磁性-紅色熒光三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜,{[Tb(BA)_3phen/PMMA//PANI/PMMA]⊥[Tb(BA)_3phen/PMMA//PANI/PMMA]}/[Fe_3O_4/PVP]/[Eu(BA)_3phen/PAN]綠色熒光雙各向異性導(dǎo)電-磁性-紅色熒光三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜和{[Eu(BA)_3phen/PMMA//PANI/PMMA]⊥[Eu(BA)_3phen/PMMA//PANI/PMMA]}/[Fe_3O_4/PVP]/[Tb(BA)_3phen/PAN]紅色熒光雙各向異性導(dǎo)電-磁性-綠色熒光三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜,并在第四種三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜的基礎(chǔ)上制備了三壁管。采用一系列的表征手段對(duì)樣品進(jìn)行了系統(tǒng)地表征,結(jié)果表明,三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜具有優(yōu)異的雙各向異性導(dǎo)電性能,導(dǎo)電方向的電導(dǎo)比絕緣方向的電導(dǎo)高約10~8,此外,通過改變稀土配合物、聚苯胺和Fe_3O_4納米顆粒的含量,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜光電磁性能的調(diào)控。而三壁管的性能與三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜一致。特殊的Janus納米帶與三明治結(jié)構(gòu)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了在二維薄膜中的微觀和宏觀分區(qū),降低了各種材料之間的相互影響。所構(gòu)筑的新型三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜將在電子工業(yè)、氣體傳感、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。所提出的設(shè)計(jì)理念和制備工藝也可擴(kuò)展到構(gòu)建其他新型多功能材料。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.2
【部分圖文】：

2圖1.1 不同CB含量的PP/SEBS/CB復(fù)合材料在剪切流誘導(dǎo)組裝后CB條紋的光學(xué)圖像：(a) 0.5wt %；(b) 1.0 wt %；(c) 1.5 wt %；(d) 2.0 wt %；(e) 2.5 wt %；(f) 3 wt %。間隙固定在250 μm。(a)-(f)的溫度固定在280±1℃。x軸：流動(dòng)方向，z軸：渦度方向[14]。Fig. 1.1 The optical images of CB stripes after the shear-flow induced assembly for PP/SEBS/CBcomposites with different CB contents: a) 0.5 wt %; b) 1.0 wt %; c) 1.5 wt %; d) 2.0 wt %; e) 2.5 wt %;f) 3 wt %. The gap is fixed at 250 μm. The temperature for (a)-(f) is fixed at 280±1 °C. x axis: the fl owdirection, z axis: the vorticity direction[14].（2）磁場(chǎng)誘導(dǎo)法，此方法研究最多的是碳納米管。Shi等人[15]通過使用低磁場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)鎳顆粒，在聚（L-丙交酯/聚（ε-己內(nèi)酯）/多壁碳納米管/鎳(PLLA/PCL/MWCNT/Ni)復(fù)合材料中構(gòu)建具有隔離導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的各向異性導(dǎo)電復(fù)合材料。在100 ℃下、~47.5 mT的低磁場(chǎng)中磁性對(duì)準(zhǔn)30 min后，PCL相中Ni顆粒進(jìn)行磁性排列，隔離樣品的電導(dǎo)率在平行于磁場(chǎng)的方向上徑向增加，但在垂直于磁場(chǎng)的方向上減小，致使在隔離樣品中觀察到顯著的各向異性導(dǎo)電性：平行方向上的電導(dǎo)率高出約8個(gè)數(shù)量級(jí)。并且，隔離系統(tǒng)中的各向異性導(dǎo)電程度可通過改變處理時(shí)間或調(diào)整磁場(chǎng)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。

察到顯著的各向異性導(dǎo)電性：平行方向上的電導(dǎo)率高出約8個(gè)數(shù)量級(jí)。并且，隔離系統(tǒng)中的各向異性導(dǎo)電程度可通過改變處理時(shí)間或調(diào)整磁場(chǎng)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖1.2 具有隔離結(jié)構(gòu)的PLLA/PCL/MWCNT/Ni復(fù)合材料的制備過程及其磁處理示意圖（右下角）[15]Fig. 1.2 Schematic description of the processing procedure for the preparation ofPLLA/PCL/MWCNT/Ni composites with segregated structures and magnetic treatment for compositepreparation (lower right corner)[15]

絕緣方向上阻礙電子運(yùn)動(dòng)，使得Janus型納米纖維陣列膜的長(zhǎng)度方向（導(dǎo)電方向）和直徑方向（絕緣方向）具有不同的電導(dǎo)率，最高可相差約6個(gè)數(shù)量級(jí)。圖1.3 制備Janus型納米纖維膜的靜電紡絲過程示意圖[16]Fig. 1.3 Schematic of the electrospinning process to create Janus nanofibers array membrane[16]圖1.4 [M@L]//E Janus型納米纖維陣列膜的(a)掃描電子顯微鏡照片(b)透射電子顯微鏡照片和(c)數(shù)碼相機(jī)照片[16]Fig. 1.4 SEM image (a), TEM image (b) and physical digital photo (c) of [M@L]//E Janus nanofibersarray membrane[16]1.1.3 各向異性導(dǎo)電膜的應(yīng)用在過去的幾十年中，ACF由于高分辨率、輕質(zhì)、薄型等優(yōu)點(diǎn)已廣泛用于平板顯示器的封裝技術(shù)中[17]。同時(shí)開發(fā)了多層結(jié)構(gòu)的ACF，例如雙層和三層ACF，以滿足細(xì)間
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