基于金纳米粒子阵列自支持膜的制备

摘要

随着科学技术的高速发展，信息、环境、能源与国防科技对材料提出了更高的要求。各种器件的小型化、高集成、智能化要求材料的尺寸越来越小。为了适应这种要求，科学家们做了很多努力，试图做出更小、更轻、更方便的电子器件。这种微型化器件可以最大限度的降低材料与能量消耗而维持其性能不变。当前有两种方式制备这种微型化器件。一种是平版印刷术，这种技术已经非常成熟，已经制备出多种便携器件。另一种是利用柔韧的有机-无机杂化材料来代替僵硬的无机半导体材料这些轻便的材料通过自组装技术可以被进一步加工成为超薄的、自支持的电子器件，这些器件具有很高的柔韧性、折叠性，便于操作。对于某些微型化的器件，平版印刷术已经接近了其功能与技术的极限。因此对于新型的电子器件，利用柔软、强健、灵活的材料制备灵活的电子器件已经成为了一种主要的方法。制备自支持纳米薄膜将对此技术未来的发展将作出巨大贡献。
　　本论文首先合成了直径约为5 nm的金纳米微粒，之后使其自主装成为单层金纳米粒子阵列薄膜。之后，发展了一种将纳米粒子阵列从原基底到目标基底的方法。将排列紧密而有序的金纳米阵列阵列使用聚乳酸(PLA)作为中介进行转移。将转移前后的薄膜用光学显微镜、TEM和SAXS进行表征，都证明了阵列在宏观和微观层面的结构在转以后仍保存完好。最后，将转移方法结合了层层自组装技术来制备金纳米阵列自支持纳米复合材料薄膜，这种方法制备的自支持薄膜可以在空气中自支持。最终，通过通过屈曲不稳定测试测量，显示该薄膜具有很高的杨氏模量。此外，还发展了另一种操作简单的制备金纳米粒子阵列自支持薄膜的方法，先将金纳米粒子表面的十二烷基硫醇用N，N'-双（丙烯酰）胱胺(BAC)替换，之后在紫外光照射下使其进行交联。这种方法制备的自支持薄膜可以在液-气界面自支持。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 自支持纳米超薄膜简介

1．2 自支持纳米薄膜的制备

1．2．1 从固体表面转移的方法制备自支持纳米薄膜

1．2．2 从流体界面提取的方法制备自支持纳米薄膜

1．2．3 微孔-调节组装方法制备自支持纳米薄膜

1．2．4 其他方法制备自支持纳米薄膜

1．2．5 特殊的自支持纳米薄膜的制备

1．3 自支持薄膜机械性能的测试

1．3．1 微机械分析法

1．3．2 微纳压痕法

1．3．3 几何分析法

1．4 自支持纳米薄膜的应用

1．4．1 高强度膜

1．4．2 催化膜

1．4．3 传感器

1．4．4 导电膜

1．4．5 分离膜

1．4．6 组织创可贴

1．5 本论文的研究思路

第2章 旋涂法制备自支持纳米薄膜及其机械性能测试

2．1 实验材料与仪器

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器及设备

2．2 实验过程

2．2．1 金纳米粒子阵列薄膜的制备

2．2．2 金纳米粒子阵列薄膜的转移

2．2．3 旋涂法制备自支持纳米薄膜及其机械性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 金纳米阵列的制备

2．3．2 金纳米粒子阵列薄膜的转移

2．3．3 旋涂法制备自支持纳米复合薄膜及其机械性能测试

第3章 基于光交联的自支持纳米薄膜的制备及表征

3．1 实验材料与仪器

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验仪器及设备

3．2 实验过程

3．2．1 金纳米粒子阵列薄膜的制备

3．2．2 金纳米粒子阵列薄膜的转移

3．2．3 基于光交联的自支持纳米薄膜的制备及表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 基于光交联的自支持纳米薄膜的制备

3．3．2 基于光交联的自支持纳米薄膜的表征

第4章 结论

参考文献

致谢