利用嵌段共聚物（Block Copolymer,BCP）各嵌段間的熱力學(xué)不相容性可以制備具有特殊納米結(jié)構(gòu)的自組裝薄膜。通過對(duì)自組裝薄膜進(jìn)行溶劑蒸氣退火處理（Solvent Vapor Annealing,SVA）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜表面形貌的進(jìn)一步調(diào)節(jié),這在納米器件、功能材料和生命醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有較高的研究?jī)r(jià)值和潛在的應(yīng)用前景。本研究組曾研究過溶劑蒸氣誘導(dǎo)下聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯（PSb-PMMA）旋涂膜和Langmuir-Blodgett（LB）膜的去潤(rùn)濕行為。并揭示了上述兩種薄膜樣品中親水性嵌段PMMA和基底間不同的接觸程度。為了進(jìn)一步研究親水性嵌段與“基底”之間的接觸程度對(duì)共聚物薄膜去潤(rùn)濕行為的影響,本文首次研究了共聚物組成,溶液濃度和SVA時(shí)間等因素對(duì)PS-bPMMA自組裝單層和雙層薄膜去潤(rùn)濕行為的影響。在本工作中,通過將硅片浸漬在PS-b-PMMA的甲苯溶液中來制備它的自組裝單層膜。PS-b-PMMA自組裝雙層膜的下層是PS旋涂膜,上層是PSb-PMMA自組裝單層膜。借助原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope,AFM）來觀察丙酮溶劑蒸氣誘導(dǎo)下的PS-b-... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：48 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

KW-4A型勻膠機(jī)Figure2-1KW-4Aspincoater

-9-圖2-2原子力顯微鏡的工作原理圖Figure2-2TheschemeoftheworkingprincipleofAFM實(shí)驗(yàn)中所涉及到的其它實(shí)驗(yàn)設(shè)備的名稱及生產(chǎn)廠家見表2-3。表2-3其它實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息Table2-3Theinformationofotherexperimentalinstruments名稱型號(hào)生產(chǎn)廠家電子天平BT224S德國(guó)賽多利斯公司摩爾純水機(jī)基因型1810C上海摩勒科學(xué)儀器有限公司超聲波清洗器KQ100B昆山市超聲儀器有限公司電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9146A上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司2.3自組裝單層膜的制備（1）溶液的配制在PS-b-PMMA自組裝單層膜和多層膜的制備過程中，以甲苯作為溶劑，采用稱重法分別配制濃度為1.00mg/mL的PS12K、SMMA34K和SMMA51K甲苯溶液。其中，PS12K的甲苯溶液用于制備自組裝雙層膜的下層薄膜。配制好的溶液會(huì)先置于超聲清洗機(jī)中震蕩35分鐘，再置于冰箱中冷藏保存12h。實(shí)驗(yàn)開始前，將溶液從冰箱中取出并將其稀釋到實(shí)驗(yàn)所需濃度。（2）硅片的親水處理在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，先將硅片切割成規(guī)格為1×1cm2的正方形小塊（表面光潔且邊緣無銳利尖刺），后采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗方法對(duì)小硅片進(jìn)行清洗及改性，其具體過程如下：（1）將硅片浸泡在氯仿中超聲處理

-11-2.5自組裝單層膜和雙層膜的溶劑蒸氣退火處理將在潔凈培養(yǎng)皿中干燥處理48h后的自組裝單層膜和自組裝雙層膜分別放入圖2-3所示的自制實(shí)驗(yàn)裝置中，用微量注射器在兩基座的對(duì)稱中心處注入30μL丙酮溶劑后將裝置在室溫下密封靜置，待達(dá)到相應(yīng)的處理時(shí)間（0s24h）后取出硅片并將其移至潔凈的培養(yǎng)皿中干燥48h。圖2-3實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Figure2-3Schematicofexperimentalapparatus2.6自組裝單層膜和雙層膜的接觸角測(cè)試及AFM表征接觸角測(cè)試本實(shí)驗(yàn)采用切線法來測(cè)量樣品薄膜的接觸角。具體操作如下：在室溫下，用微量進(jìn)樣器將2μL的去離子水滴加到遠(yuǎn)離硅片邊緣的樣品薄膜表面并立即用分辨率為的4000×3000的相機(jī)捕獲去離子水的形態(tài)，重復(fù)上述步驟來獲取樣品薄膜上三個(gè)不同的位置接觸角，通過切線法分別計(jì)算出每個(gè)接觸角的數(shù)值，取三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為樣品薄膜的接觸角。在本實(shí)驗(yàn)中，純組分的PS旋涂膜的接觸角為94.6o，該數(shù)值與Choi等人[32]測(cè)量的數(shù)值（92.2o）十分接近。此外，本文還參考了Choi等人測(cè)試的純組分的PMMA旋涂膜的接觸角（71.6°）。AFM表征本實(shí)驗(yàn)使用AFM對(duì)薄膜樣品的表面形貌進(jìn)行相應(yīng)表征。測(cè)試過程中AFM設(shè)定的相關(guān)參數(shù)如下：使用的成像模式是共振模式，懸臂的力學(xué)常數(shù)是3N/m，設(shè)定的掃描面積在2×2μm2到4×4μm2之間，掃描速度為0.81.0Hz。每個(gè)樣品至少掃描兩次且掃描的位置遠(yuǎn)離薄膜樣品的邊緣以此確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的重現(xiàn)性；在統(tǒng)計(jì)樣品薄膜中液滴的平均液滴直徑（davg）的過程中，為了排除聯(lián)結(jié)液滴對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的影響，將AFM高度圖劃分成四個(gè)區(qū)域[35,36]。每個(gè)區(qū)域的davg用公式avg=2來計(jì)算，其中“S”代表的是用AFM分析軟件獲得的每個(gè)區(qū)域中液滴總的表面積，“n”代表的是通過手


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