新型气敏纳米复合材料与器件-网络状纳米复合材料透明柔性薄膜的构筑及氨敏性能

摘要

气体传感材料及器件对工业安全、生产监控、家用安全及医疗、军事等领域均有重要的应用价值。现有气体传感材料及器件在某些情况下不能满足人们的需求，技术的进步和新材料的出现为人们提供了新的选择和可能性。开发出能够室温检测、寿命长久的气体传感材料及器件有着重要的意义。本文基于气体传感固有机理及当今的科研热点，在开发柔性透明气体传感膜及自修复型气体传感膜等方面进行了研究及探索。
　　本研究主要内容包括：⑴基于银纳米线网络状模板原位聚合生长聚苯胺，以过硫酸铵做氧化剂，通过控制刻蚀-聚合生长的平衡，获得了透明网络状聚苯胺多级结构，由于银纳米线对PET表面性质的影响，模板法制备的聚苯胺与非模板法制备的聚苯胺的纳米形貌有着很大区别，采用模板法得到的聚苯胺是网络状多级结构，而非模板法得到的是颗粒状结构，这两种聚苯胺膜在气体传感方面也有着很大的差别，网络状多级结构聚苯胺比非模板法制备的聚苯胺有更高的气体传感灵敏度和更好的选择性，对50 ppm氨气的传感灵敏度为颗粒状结构聚苯胺的11.5倍，并且网络状多级结构聚苯胺透明膜对氨气的检测限可低至5 ppm。网络状多级结构聚苯胺膜采用银胶粘附法即可制备气体传感器件，简化了器件制备过程，比陶瓷管制备的聚苯胺气敏元件性能更好，并且在100个平-弯循环后电阻基本保持不变。该工作对可穿戴设备及透明电子器件的研发有一定指导意义。⑵在层层组装的聚电解质膜上构筑多壁碳纳米管网络结构，聚电解质通过静电作用一层一层堆积，考察了不同循环组装膜的光学性质与柔性性能的区别。在构筑碳纳米管网络状结构时选用了滴管滴涂、喷雾瓶喷涂与线棒涂膜，研究了不同涂膜方法的均匀性与透光性。其中，采用线棒涂膜法能够获得较好的均匀性与透光性，以2.5 mg/mL碳管分散液涂布的碳纳米管覆盖的聚电解质膜550 nm的透光率可达74％，继而，对聚电解质膜及多壁碳纳米管覆盖的聚电解质膜的自修复性能进行了考察，并对多壁碳纳米管覆盖聚电解质膜的气体传感性能进行了研究。本工作对自修复电子器件的开发打下了一定基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 气体传感及透明导电膜

1．1．1 气体传感

1．1．2 透明导电膜性质

1．1．3 透明导电膜应用

1．2 网络状金属纳米线模板

1．2．1 金属纳米线的合成

1．2．2 纳米线模板

1．3 自修复技术

1．3．1 自修复机理及应用

1．3．2 聚电解质膜的自修复

1．4 本论文的选题思路和主要研究内容

第二章 网络状聚苯胺透明导电膜合成及气体传感性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验方法

2．2．3 表征方法

2．3 结果与讨论

2．4 本章小结

第三章 基于层层组装技术制备的自修复透明气体传感膜

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验方法

3．2．5 表征方法

3．3 实验结果与讨论

3．4 本章小结

第四章 结论

参考文献

研究成果及发表的学术论文

致谢

作者和导师简介