利用導電聚合物制備聚合物導電纖維,是材料學領(lǐng)域近年來的一個研究熱點。聚3,4-乙撐二氧噻吩（PEDOT）是一種典型的導電聚合物,其能隙小、電導率高,可與PSS形成穩(wěn)定的PEDOT:PSS水性分散液,具備豐富的加工空間,因此得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。本文通過高壓靜電紡絲制備了具備一定機械性能的rGO/PEDOT:PSS/PVA的復合導電纖維。實驗首先以可紡性和纖維形貌為基準,尋找PEDOT:PSS/PVA最佳的組分配比,并以此為基礎(chǔ)探討不同rGO組分下的rGO/PEDOT:PSS/PVA纖維的拉伸及導電性能。其中,rGO/PEDOT:PSS通過化學氧化法單獨合成,以此提高rGO在PEDOT:PSS中的分散性,減少無機組分rGO的團聚效應(yīng),同時rGO中少量的含氧官能團能夠增強與PEDOT:PSS分子間的作用力,相比本征狀態(tài)下的共混,能夠有效降低rGO參雜對纖維力學性能的影響。在紡絲實驗的過程中,將紡絲機中常規(guī)的靜止接收屏改進為可高速旋轉(zhuǎn)的接收臺,得到了較規(guī)則的環(huán)狀同心圓形貌的纖維膜,使其在“弧向”與“徑向”分別具備不同的機械性能優(yōu)勢。實驗的主要結(jié)果如下:（1）制備了PEDOT:PSS/PVA靜電... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

PEDOT電致變色機理

第1章緒論-5-圖1-3PEDOT在PSS鏈上的分布情況PEDOT:PSS水溶液體系的合成過程為釋放電子的p型摻雜過程[18]。在此過程中，PEDOT在氧化劑的作用下失去電子成為陽離子，而PSS鏈上的若干硫酸根基團由于極易失去H+成為-SO3-，可與帶正電荷的PEDOT分子鏈在靜電力的作用下形成穩(wěn)定的PEDOT:PSS水溶液。在水性分散液體系中，PSS的含量略高，且PEDOT的聚合度遠小于PSS，但是由于彼此間的分子間作用力，PEDOT呈粒子狀粘附在PSS長鏈上，因此提高聚合物分子鏈的規(guī)整度（圖1-3）。1.2.3PEDOT:PSS的改性在PEDOT:PSS體系中，可以使其電導率提升的摻雜溶劑有多元醇、無機酸、有機試劑、離子液體、金屬鹽等，能夠?qū)EDOT:PSS薄膜的電導率提升2~3個數(shù)量級。二次摻雜PEDOT:PSS導電性提高機理[19]為：(1)摻雜溶劑可以起到改變PEDOT的晶粒尺寸的作用，當晶粒越粗時，晶界面積會變小，從而降低晶間跳躍勢壘，最終促進電子的傳輸；(2)可以誘導PEDOT和PSS之間進行相分離，促使PEDOT的結(jié)構(gòu)構(gòu)象發(fā)生變化，降低能帶間隙，利于載流子的移動，提升PEDOT的導電性；(3)離子型摻雜劑可有效增加電荷載流子的濃度，提高電荷遷移率，從而提高PEDOT:PSS的導電性。PEDOT:PSS薄膜擁有良好的光學和電學性能，為進一步提升其光電特性，王明暉等[20]在玻璃基片上分別制備了由丙三醇（C3H8O3）、山梨糖醇（C6H14O6）、二甲基亞砜（C2H6OS）摻雜的PEDOT∶PSS透明導電膜。這類摻雜劑都擁有多元羥基，且分子極性很強，能夠誘導PEDOT∶PSS分子結(jié)構(gòu)的平面化和舒展化，在之后的觀測中發(fā)現(xiàn)這類摻雜劑都對薄膜的微觀形貌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了積極影響，總體上都促使薄膜的表面更為平整和光滑。經(jīng)測試表明，摻雜后薄膜的電導率和透光率均有明顯提高，其

燕山大學工學碩士學位論文8圖1-4高壓靜電紡絲裝置及泰勒錐1.3.2.2靜電紡絲裝置工作機理首先聚合物溶液經(jīng)注入裝置以恒定的速度通過注射噴頭，溶液在表面張力和自身重力的作用下在噴頭處形成Taylor錐[31]（半球狀液滴，即泰勒錐，如圖1-4），由于電壓的作用，聚合物溶液內(nèi)部的離子在泰勒錐表面匯集，與接收屏之間生成高壓靜電場，當電場力的大小等于液滴的表面張力時，帶電液滴在毛細管末端處于平衡，隨著電場力逐漸增大，電荷進一步匯集，液滴逐漸被拉長直到突破表面張力的束縛，帶電的聚合物液滴在電場力的作用下在毛細管的泰勒錐頂點被加速，形成聚合物溶液的射流，這些聚合物射流由于裹挾著大量的電荷，在電場中被牽引著前進，溶劑在空中蒸發(fā)凝結(jié)為納米級的纖維絲，隨后被接收屏捕獲接收，最終干結(jié)固化形成纖維膜（或稱纖維氈）。1.3.2.3靜電紡絲的影響因素[32]靜電紡絲法制備納米纖維的影響因素很多，這些因素可分為：（1）溶液性質(zhì)，如黏度、彈性、電導率和表面張力；（2）設(shè)備的控制變量，如毛細管中的靜電壓、毛細管口的電勢和毛細管口與收集器之間的距離（又稱板間距）；（3）環(huán)境參數(shù)，如溶液溫度、紡絲環(huán)境中的空氣濕度和溫度、氣流速度等。在實驗工作中，紡絲設(shè)備的變量往往要根據(jù)溶液性質(zhì)來調(diào)節(jié)，此外環(huán)境因素也可通過紡絲機自身的輔助功能來降低影響，如光照、加熱、鼓風等等。1.4石墨烯1.4.1石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能有關(guān)石墨烯（Graphene，GR）的研究始于最近的20年，隨著研究的進一步深入，有望在化學傳感器、晶體管、柔性顯示屏以及新能源電池等領(lǐng)域帶來技術(shù)革新[33]。石墨烯是一種二維納米材料，其內(nèi)部為碳原子通過sp2雜化軌道構(gòu)成的六邊形蜂巢狀


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