專利名稱：干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜及制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種與光滑固體表面通過干燥 可產(chǎn)生高粘結(jié)強(qiáng)度的具有納米結(jié)構(gòu)的聚噻吩/導(dǎo)電高分子復(fù)合膜；包括該膜材料的制備 方法及其用途。
技術(shù)背景芳香性化合物在中性電解質(zhì)的氧化電化學(xué)聚合電位比較高，從而需要用貴金屬或石 墨作為工作電極，而且高的氧化聚合電位常常導(dǎo)致電解質(zhì)的分解和產(chǎn)物的過氧化，造成 鏈結(jié)構(gòu)缺陷。1995年，人們發(fā)現(xiàn)在三氟化硼乙醚溶液中通過電化學(xué)聚合可以在低電位下 獲得力學(xué)強(qiáng)度比鋁箔還高的聚噻吩膜，從而開創(chuàng)了導(dǎo)電高分子合成的一個(gè)新的研究領(lǐng) 域。在三氟化硼乙醚溶液中電化學(xué)聚合得到的聚噻吩膜具有高強(qiáng)度，高硬度和一定的柔 韌性。高強(qiáng)度的聚噻吩材料被用于研制高性能電化學(xué)驅(qū)動(dòng)器件以及高性能的電致變色器 件。結(jié)合電化學(xué)和模板技術(shù)還可以制備具有優(yōu)異整流效應(yīng)和高雙電層電容量的聚噻吩/ 聚苯納米管異質(zhì)結(jié)陣列。壁虎能在光滑的墻壁和房頂上爬行主要是因?yàn)樗鼈兙哂刑厥獾哪_趾結(jié)構(gòu)。為了模仿 壁虎腳的結(jié)構(gòu)與功能，干性粘結(jié)材料(Dry adhesive)和技術(shù)受到廣泛關(guān)注。這類材料 在具有爬壁功能的機(jī)器人研制，各種物件的干性縫合，顯示屏和電子元件的懸掛與固定 等方面具有重要的應(yīng)用。目前，用于制備干性粘接膜的材料有聚酰亞胺，聚氨酯以及碳納米管等。這些干性粘結(jié)材料帶有微/納米結(jié)構(gòu)化的表面，通過應(yīng)力作用貼在光滑的固 體表面產(chǎn)生粘接作用。粘接力一般在40牛頓/平方厘米以下。研究表明，材料的微/納 米結(jié)構(gòu)化的表面以及材料自身的性能，如楊氏模量，硬度，強(qiáng)度和柔韌性，是制備高粘 結(jié)強(qiáng)度干性粘結(jié)劑的關(guān)鍵。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜，該復(fù)合膜與光滑固 體表面通過干燥充分接觸可產(chǎn)生很強(qiáng)的粘附力。本發(fā)明的另一目的在于提供上述干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜的制備方法。 本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供上述干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜的用途。本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜，其特征在于該復(fù)合膜是由聚噻吩微米管 陣列和致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合而成，所述聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑為20 200納米，微米管的長(zhǎng)度為8 20微米，所述的致密的聚噻吩層的厚度為2 20微米，該復(fù)合膜與光滑固體表面通過干燥充分接觸產(chǎn)生粘附力。本發(fā)明所述的干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜，其特征在于聚噻吩微米管陣列 中微米管的優(yōu)選直徑為200納米，微米管的優(yōu)選長(zhǎng)度為11 13微米，致密的導(dǎo)電高分子層的厚度優(yōu)選為2 5微米。本發(fā)明所述的致密的導(dǎo)電高分子層優(yōu)選為聚噻吩及其衍生物層、聚吡咯層或聚苯層。本發(fā)明還提供了一種制備所述干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜的方法，其特征在于該方法按如下步驟進(jìn)行1) 在孔徑為20 200納米的氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層金，作為電化學(xué)制備 的工作電極；2) 將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液，室 溫下采用一室三電極法聚合；用不銹鋼板與氧化鋁模板噴金一側(cè)靠緊，在恒電壓1.25 1. 35伏下進(jìn)行聚合，得到生長(zhǎng)在金層上的聚噻吩微米管陣列膜；3) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)己經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜， 使金層向上，通過鉑絲和金層接觸，利用夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極， 采用一室三電極法聚合，在聚噻吩微米管陣列膜的背面得到致密的導(dǎo)電高分子層；4) 將包含在聚噻吩微米管陣列膜/致密的導(dǎo)電高分子層中的氧化鋁模板去除，得 到聚噻吩微米管陣列膜/致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合膜，然后浸泡在去離子水中，并反復(fù) 清洗；5) 將清洗后的聚噻吩微米管陣列膜/致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合膜收集到光滑固體 表面上，并使聚噻吩微米管陣列膜面對(duì)著光滑固體表面；在自然狀態(tài)下干燥，得到干性 粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜。本發(fā)明所述的干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜在具有爬壁功能的機(jī)器人，各種物 件的干性縫合，以及顯示屏或電子元件的懸掛與固定中的應(yīng)用。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果① 本發(fā)明提供的通過電化學(xué)和模板技術(shù)制備的干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合 膜，自干燥后形成與光滑固體表面粘結(jié)，可產(chǎn)生較強(qiáng)的粘附力，特別是與親水性固體表 面(如玻璃，云母等)粘結(jié)時(shí)，其粘附力在水平方向上達(dá)到105 - 184牛頓/平方厘米， 垂直方向上32 - 88牛頓/平方厘米。② 該干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜厚薄均勻且可控，同時(shí)膜的大小基本上只 受模板大小的限制。③ 將復(fù)合膜的致密層由聚噻吩改為聚噻吩衍生物層、聚吡咯層或聚苯層，其干性 粘結(jié)性能沒有改變。④ 本發(fā)明利用了電化學(xué)和模板法來制備一種干燥后與光滑固體表面產(chǎn)生高粘附力的聚噻吩微米管陣列/致密導(dǎo)電高分子雙層復(fù)合膜。該方法可以在室溫下進(jìn)行，且裝置 簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，重復(fù)性好，適用于大規(guī)模制備，該膜具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為實(shí)施例1電化學(xué)模板法制備裝置截面示意圖。l一參比電極；2 —對(duì)電極；3 —聚四氟乙烯；4一電解液；5 —氧化鋁模板；6 —聚四 氟乙烯夾具；7—固定螺絲；8 —不銹鋼板電極；9一真空脂。圖2為實(shí)施例l和例2的聚噻吩陣列/致密導(dǎo)電高分子雙層復(fù)合膜制備過程示意圖。A:在一側(cè)噴金的氧化鋁模板的孔內(nèi)電化學(xué)沉積聚噻吩，B:取出不銹鋼板并翻轉(zhuǎn)沉積的 導(dǎo)電高分子致密膜，C:在模板噴金一側(cè)電化學(xué)沉積一層聚噻吩或聚吡咯膜，D:溶掉PC 模板；IO —金層；ll一氧化鋁模板；12 —不銹鋼板；13 —聚噻吩微米管陣列；14一致密 聚噻吩。圖3為實(shí)施例1制備的聚噻吩陣列/致密聚噻吩雙層復(fù)合膜的掃描電鏡照片。圖4為實(shí)施例1制備的干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜垂直方向上粘附力測(cè)試結(jié)果。圖5為實(shí)施例1的制備的干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜水平水平方向上粘附力測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供的一種干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜，該復(fù)合膜是由聚噻吩微米管 陣列和致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合而成，致密的導(dǎo)電高分子可采用聚噻吩及其衍生物，聚吡咯或聚苯，在所述聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑為20 200納米，所述的微米管 的長(zhǎng)度8 20微米；所述的致密的導(dǎo)電高分子層的厚度為2 20微米。本發(fā)明提供一種上述干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜的制備方法，其利用了電化學(xué)模板和自干燥技術(shù)，具體包括如下步驟1) 在孔徑為20 200納米的氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層金，作為電化學(xué)制 備的工作電極；2) 將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液，室 溫下采用一室三電極法聚合；用不銹鋼板與氧化鋁模板噴金一側(cè)靠緊，在恒電壓1.25 1.35伏下進(jìn)行聚合，通過控制聚合時(shí)間，得到生長(zhǎng)在金層上的微米管長(zhǎng)度為8 20微米 的聚噻吩微米管陣列膜；3) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)已經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜， 使金層向上，通過鉑絲和金層接觸，利用夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極， 采用一室三電極法聚合，通過控制聚合時(shí)間，在聚噻吩微米管陣列膜的背面得到厚度為 2 20微米的致密的導(dǎo)電高分子層；4) 將包含在聚噻吩微米管陣列膜/致密的導(dǎo)電高分子層中的氧化鋁模板去除，得到聚噻吩微米管陣列膜/致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合膜，然后浸泡在去離子水中，并反復(fù) 清洗；5)將清洗后的聚噻吩微米管陣列膜/致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合膜收集到光滑固體 表面上，并使聚噻吩微米管陣列膜面對(duì)著光滑固體表面；在自然狀態(tài)下千燥，得到干性 粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜。本發(fā)明提供一種上述干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜的用途。該聚噻吩復(fù)合膜干 燥后與光滑固體表面產(chǎn)生了強(qiáng)的粘結(jié)力，特別是與親水性固體表面在水平方向上達(dá)到 105 - 184牛頓/平方厘米，垂直方向上32 - 88牛頓/平方厘米。該干性粘結(jié)膜可用于顯 示屏，電子元件的懸掛和固定，也可以用于其它需要干性粘結(jié)的體系。實(shí)施例1、1) 在孔徑為200納米的氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層20納米的金，利用聚四氟 乙烯夾具(附圖l)進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極；將噻吩單體溶解于重蒸的 三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液， 一室三電極電化學(xué)聚合；用不銹鋼板 與模板噴金一側(cè)靠緊，模板孔底部的金層便起到電荷收集作用從而在其上沉積聚噻吩； 在恒電壓1.3伏電壓下進(jìn)行聚合，得到生長(zhǎng)在金層上的聚噻吩微米管陣列，管長(zhǎng)通過聚 合時(shí)間和聚合電流控制在11微米；2) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)已經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜， 使金層向上；通過鉑絲和金層接觸，利用聚四氟乙烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的 工作電極； 一室三電極電化學(xué)聚合得到致密聚噻吩層，其厚度控制在2微米；3) 將包含氧化鋁模板的聚噻吩微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜在氫氧化鈉溶液中浸 泡24小時(shí)溶出氧化鋁模板，反復(fù)用去離子水清洗；將溶去氧化鋁模板后的聚噻吩復(fù)合膜在稀鹽酸溶液中浸泡，然后用去離子水反復(fù)清洗至ras7， 1)， 2)和3)的實(shí)施過程見附圖2;4) 將在去離子水中浸泡的聚噻吩微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜用己經(jīng)處理干凈的 玻璃片收集到其表面上，且將聚噻吩微米管陣列面對(duì)著收集片表面，在自然狀態(tài)下干燥;5) 用電子萬能拉伸測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為0.05毫米/分。其形貌如圖3的掃描電鏡照片所示，可見聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑約為200 納米，所述的微米管的長(zhǎng)度為11微米。所述的致密的聚噻吩層的，表面比較粗糙，厚 度為2微米。所述的微米管由于大的比表面積聚集成簇。但是所述的微米管陣列直立于 致密的聚噻吩膜，并沒有發(fā)生明顯的倒伏。如圖4所示，面積為l.O cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜垂直方向上的粘附 力為88 N/cm2。如圖5所示，面積為l.O cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜水平方向上的粘附 力為164 N/cm2。實(shí)施例2、1) 在孔徑為200米氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層20納米的金，利用聚四氟乙烯 夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極；將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶 液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液， 一室三電極電化學(xué)聚合；用不銹鋼板與模板噴金一側(cè) 靠緊，模板孔底部的金層便起到電荷收集作用從而在其上沉積聚噻吩，在恒電壓1.3 伏電壓下進(jìn)行聚合，得到生長(zhǎng)在金層上的聚噻吩微米管陣列，管長(zhǎng)通過聚合時(shí)間和聚合 電流控制在8微米；2) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)己經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜，使 金層向上；通過鉑絲和金層接觸，利用聚四氟乙烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工 作電極； 一室三電極電化學(xué)聚合得到致密聚噻吩層，其厚度控制在20微米；3) 將包含氧化鋁模板的聚噻吩微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜在氫氧化鈉溶液中浸 泡24小時(shí)溶出氧化鋁模板，反復(fù)用去離子水清洗；將溶去氧化鋁模板后的聚噻吩復(fù)合膜在稀鹽酸溶液中浸泡，然后用去離子水反復(fù)清洗至ras7;4) 將在去離子水中浸泡的聚噻吩微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜用已經(jīng)處理干凈的 玻璃片收集到其表面上，且將聚噻吩微米管陣列面對(duì)著收集片表面，在自然狀態(tài)下干燥；5) 用電子萬能拉伸測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為0.05毫米/分。 該復(fù)合膜中聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑約為200納米，所述的微米管的長(zhǎng)度為8微米。所述的致密的聚噻吩層表面比較粗糙，厚度為20微米。面積為1.0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜垂直方向上的粘附力為40 N/cm2。 面積為1. 0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜水平方向上的粘附力為110 N/cm2。實(shí)施例3、1) 在孔徑為200納米氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層20納米的金，利用聚四氟乙 烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極；將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚 溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液， 一室三電極電化學(xué)聚合；用不銹鋼板與模板噴金一 側(cè)靠緊，模板孔底部的金層便起到電荷收集作用從而在其上沉積聚噻吩，在恒電壓1.3 伏電壓下進(jìn)行聚合，得到生長(zhǎng)在金層上的聚噻吩微米管陣列，管長(zhǎng)通過聚合時(shí)間和聚合 電流控制在20微米；2) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)已經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜，使 金層向上；通過鉑絲和金層接觸，利用聚四氟乙烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工 作電極； 一室三電極電化學(xué)聚合得到致密聚噻吩層，其厚度控制在2微米；3) 將包含氧化鋁模板的聚噻吩微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜在氫氧化鈉溶液中浸 泡24小時(shí)溶出氧化鋁模板，反復(fù)用去離子水清洗；將溶去氧化鋁模板后的聚噻吩復(fù)合膜在稀鹽酸溶液中浸泡，然后用去離子水反復(fù)清洗至ra蕓7;4) 將在去離子水中浸泡的聚噻吩微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜用已經(jīng)處理干凈的玻璃片收集到其表面上，且將聚噻吩微米管陣列面對(duì)著收集片表面，在自然狀態(tài)下干燥； 5)用電子萬能拉伸測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為0.05毫米/分。 該復(fù)合膜中聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑約為200納米，所述的微米管的長(zhǎng)度為20微米。所述的致密的聚噻吩層的，表面比較粗糙，厚度為2微米。面積為1.0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜垂直方向上的粘附力為45 N/cm2。 面積為1. 0 ，2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜水平方向上的粘附力為140 N/ctn2。實(shí)施例4、1) 在孔徑為20納米氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層20納米的金，利用聚四氟乙 烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極；將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚 溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液， 一室三電極電化學(xué)聚合；用不銹鋼板與模板噴金一 側(cè)靠緊，模板孔底部的金層便起到電荷收集作用從而在其上沉積聚噻吩，在恒電壓1.3 伏電壓下進(jìn)行聚合，得到生長(zhǎng)在金層上的聚噻吩微米管陣列，管長(zhǎng)通過聚合時(shí)間和聚合 電流控制在11微米；2) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)已經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜，使 金層向上；通過鉬絲和金層接觸，利用聚四氟乙烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工 作電極； 一室三電極電化學(xué)聚合得到致密聚噻吩層，其厚度控制在2微米；3) 將包含氧化鋁模板的聚噻吩微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜在氫氧化鈉溶液中浸 泡24小時(shí)溶出氧化鋁模板，反復(fù)用去離子水清洗；將溶去氧化鋁模板后的聚噻吩復(fù)合 膜在稀鹽酸溶液中浸泡，然后用去離子水反復(fù)清洗至PH^7;4) 將在去離子水中浸泡的聚噻盼微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜用已經(jīng)處理干凈的 玻璃片收集到其表面上，且將聚噻吩微米管陣列面對(duì)著收集片表面，在自然狀態(tài)下干燥；5) 用電子萬能拉伸測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為0.05毫米/分。 該復(fù)合膜中聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑約為20納米，所述的微米管的長(zhǎng)度為ll微米。所述的致密的聚噻吩層表面比較粗糙，厚度為2微米。面積為1.0 ，2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜垂直方向上的粘附力為35 N/cra2。 面積為1. 0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜水平方向上的粘附力為108 N/cm2。實(shí)施例5、1) 在孔徑為200納米氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層20納米的金，利用聚四氟乙 烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極；將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚 溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液， 一室三電極電化學(xué)聚合；用不銹鋼板與模板噴金一 側(cè)靠緊，模板孔底部的金層便起到電荷收集作用從而在其上沉積聚噻吩，在恒電壓1.3 伏電壓下進(jìn)行聚合，得到生長(zhǎng)在金層上的聚噻吩微米管陣列，管長(zhǎng)通過聚合時(shí)間和聚合 電流控制在20微米；2) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)已經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜，使金層向上；通過直徑為0.2毫米的鉑絲和金層接觸，利用聚四氟乙烯夾具進(jìn)行固定，作 為電化學(xué)制備的工作電極；電解液改變成含有0. 1摩爾/升吡咯，75°/。異丙醇，20%三氟 化硼乙醚和5%聚乙二醇的混合溶液，恒電壓0.8伏下聚合得到致密聚吡咯層，其厚度控 制在2微米；3) 將包含氧化鋁模板的聚噻吩微米管陣列/致密聚吡咯復(fù)合膜在氫氧化鈉溶液中浸 泡24小時(shí)溶出氧化鋁模板，反復(fù)用去離子水清洗；將溶去氧化鋁模板后的聚噻吩復(fù)合 膜在稀鹽酸溶液中浸泡，然后用去離子水反復(fù)清洗至PH蕓7;4) 將在去離子水中浸泡的聚噻吩微米管陣列/致密聚吡咯復(fù)合膜用已經(jīng)處理千凈的 玻璃片收集到其表面上，且將聚噻吩微米管陣列面對(duì)著收集片表面，在自然狀態(tài)下干燥；5) 用電子萬能拉伸測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為0.05毫米/分。 該復(fù)合膜中聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑約為200納米，所述的微米管的長(zhǎng)度為20微米。所述的致密的聚吡咯層表面比較粗糙，厚度為2微米。面積為1.0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜垂直方向上的粘附力為32 N/ctn2。 面積為1. 0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜水平方向上的粘附力為184 N/cm2。實(shí)施例6、1) 在孔徑為200納米氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層20納米的金，利用聚四氟乙 烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極；將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚 溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液， 一室三電極電化學(xué)聚合；用不銹鋼板與模板噴金一 側(cè)靠緊，模板孔底部的金層便起到電荷收集作用從而在其上沉積聚噻吩，在恒電壓1.3 伏電壓下進(jìn)行聚合，得到生長(zhǎng)在金層上的聚噻吩微米管陣列，管長(zhǎng)通過聚合時(shí)間和聚合 電流控制在18微米；2) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)已經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜，使 金層向上；通過鉑絲和金層接觸，利用聚四氟乙烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工 作電極；電解液改變成含有1摩爾/升苯，67%三氟化硼乙醚和23%三氟乙酸混合溶液， 恒電壓1.5伏下聚合得到致密聚苯層，其厚度控制在6微米；3) 將包含氧化鋁模板的聚噻吩微米管陣列/致密聚苯復(fù)合膜在氫氧化鈉溶液中浸泡 24小時(shí)溶出氧化鋁模板，反復(fù)用去離子水清洗；將溶去氧化鋁模板后的聚噻吩復(fù)合膜在稀鹽酸溶液中浸泡，然后用去離子水反復(fù)清洗至ra蕓7;4) 將在去離子水中浸泡的聚噻吩微米管陣列/致密聚苯復(fù)合膜用已經(jīng)處理干凈的玻 璃片收集到其表面上，且將聚噻吩微米管陣列面對(duì)著收集片表面，在自然狀態(tài)下干燥；5) 用電子萬能拉伸測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為0.05毫米/分。 該復(fù)合膜中聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑約為200納米，所述的微米管的長(zhǎng)度為18微米。所述的致密的聚噻吩層表面比較粗糙，厚度為6微米。面積為1.0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜垂直方向上的粘附力為46 N/cm2。面積為1. 0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜水平方向上的粘附力為113 N/Cm2。 實(shí)施例7、1) 在孔徑為200納米氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層20納米的金，利用聚四氟乙 烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極；將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚 溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液， 一室三電極電化學(xué)聚合；用不銹鋼板與模板噴金一 側(cè)靠緊，模板孔底部的金層便起到電荷收集作用從而在其上沉積聚噻吩，在恒電壓1.3 伏電壓下進(jìn)行聚合，得到生長(zhǎng)在金層上的聚噻吩微米管陣列，管長(zhǎng)通過聚合時(shí)間和聚合 電流控制在16微米；2) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)已經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜，使 金層向上；通過鉑絲和金層接觸，利用聚四氟乙烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工 作電極；電解液改變成含有O. l摩爾/升3-氯噻吩，70°/。三氟化硼乙醚和30°/。三氟乙酸混 合溶液，恒電壓1.0伏下聚合得到致密聚3-氯噻吩層，其厚度控制在2微米； 其厚度控制在4微米；3) 將包含氧化鋁模板的聚噻吩微米管陣列/致密聚3-氯噻吩復(fù)合膜在氫氧化鈉溶液 中浸泡24小時(shí)溶出氧化鋁模板，反復(fù)用去離子水清洗；將溶去氧化鋁模板后的聚噻吩 復(fù)合膜在稀鹽酸溶液中浸泡，然后用去離子水反復(fù)清洗至PHS7;4) 將在去離子水中浸泡的聚噻吩微米管陣列/致密聚3-氯噻吩復(fù)合膜用已經(jīng)處理干 凈的玻璃片收集到其表面上，且將聚噻吩微米管陣列面對(duì)著收集片表面，在自然狀態(tài)下 干燥；5) 用電子萬能拉伸測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為0.05毫米/分。 該復(fù)合膜中聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑約為200納米，所述的微米管的長(zhǎng)度為16微米。所述的致密的聚噻吩層表面比較粗糙，厚度為4微米。面積為1.0 ，2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜垂直方向上的粘附力為55 N/cm2。 面積為1. 0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜水平方向上的粘附力為123 N/cm2。實(shí)施例8、1) 在孔徑為200納米氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層20納米的金，利用聚四氟乙 烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極；將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚 溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液， 一室三電極電化學(xué)聚合；用不銹鋼板與模板噴金一 側(cè)靠緊，模板孔底部的金層便起到電荷收集作用從而在其上沉積聚噻吩，在恒電壓1.3伏電壓下進(jìn)行聚合，得到生長(zhǎng)在金層上的聚噻吩微米管陣列，管長(zhǎng)通過聚合時(shí)間和聚合 電流控制在11微米；2) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)已經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜，使 金層向上；通過鉑絲和金層接觸，利用聚四氟乙烯夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工 作電極； 一室三電極電化學(xué)聚合得到致密聚噻吩層，其厚度控制在2微米；3) 將包含氧化鋁模板的聚噻吩微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜在氫氧化鈉溶液中浸 泡24小時(shí)溶出氧化鋁模板，反復(fù)用去離子水清洗；將溶去氧化鋁模板后的聚噻吩復(fù)合 膜在稀鹽酸溶液中浸泡，然后用去離子水反復(fù)清洗至PH^7;4) 將在去離子水中浸泡的聚噻吩微米管陣列/致密聚噻吩復(fù)合膜用已經(jīng)處理干凈的 云母片收集到其表面上，且將聚噻吩微米管陣列面對(duì)著收集片表面，在自然狀態(tài)下干燥;5) 用電子萬能拉伸測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為0.05毫米/分。 該復(fù)合膜中聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑約為200納米，所述的微米管的長(zhǎng)度為20微米。所述的致密的聚噻吩層的，表面比較粗糙，厚度為2微米。面積為1.0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜垂直方向上的粘附力為88 N/cra2。 面積為1. 0 cm2干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜水平方向上的粘附力為140 N/cm2。
權(quán)利要求
1、一種干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜，其特征在于該復(fù)合膜是由聚噻吩微米管陣列和致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合而成，所述聚噻吩微米管陣列中微米管的直徑為20～200納米，微米管的長(zhǎng)度為8～20微米，所述的致密的導(dǎo)電高分子層的厚度為2～20微米，該復(fù)合膜與光滑固體表面通過干燥充分接觸產(chǎn)生粘附力。
2、 按照權(quán)利要求1所述的干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜，其特征在于聚噻吩微 米管陣列中微米管的直徑為200納米，微米管的長(zhǎng)度為11~13微米，致密的導(dǎo)電高分子層 的厚度為2 5微米。
3、 按照權(quán)利要求1或2所述的干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜，其特征在于所述 的致密的導(dǎo)電高分子層為聚噻吩及其衍生物層、聚吡咯層或聚苯層。
4、 一種制備如權(quán)利要求1所述的干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜的方法，其特征在 于該方法按如下步驟進(jìn)行1) 在孔徑為20 200納米的氧化鋁模板的一側(cè)真空蒸鍍一層金，作為電化學(xué)制備的 工作電極；2) 將噻吩單體溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作為電解質(zhì)溶液，室溫 下采用一室三電極法聚合；用不銹鋼板與氧化鋁模板噴金一側(cè)靠緊，在恒電壓1.25 1.35 伏下進(jìn)行聚合，通過控制聚合時(shí)間，得到生長(zhǎng)在金層上的微米管長(zhǎng)度為8 20微米的聚噻 吩微米管陣列膜；3) 將與金層緊密連接的不銹鋼板去掉，翻轉(zhuǎn)已經(jīng)沉積好的聚噻吩微米管陣列膜，使 金層向上，通過鉑絲和金層接觸，利用夾具進(jìn)行固定，作為電化學(xué)制備的工作電極，采用 一室三電極法聚合，通過控制聚合時(shí)間，在聚噻吩微米管陣列膜的背面得到厚度為2 20 微米的致密的導(dǎo)電高分子層；4) 將包含在聚噻吩微米管陣列膜/致密的導(dǎo)電高分子層中的氧化鋁模板去除，得到聚 噻吩微米管陣列膜/致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合膜，然后浸泡在去離子水中，并反復(fù)清洗；5) 將清洗后的聚噻吩微米管陣列膜/致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合膜收集到光滑固體表面 上，并使聚噻吩微米管陣列膜面對(duì)著光滑固體表面；在自然狀態(tài)下干燥，得到干性粘結(jié)聚 噻吩微米管陣列復(fù)合膜。
5、 如權(quán)利要求1所述的干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜在具有爬壁功能的機(jī)器人， 各種物件的干性縫合，以及顯示屏或電子元件的懸掛與固定中的應(yīng)用。
全文摘要
干性粘結(jié)聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜及制備方法和應(yīng)用，涉及功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合膜是由聚噻吩微米管陣列和致密的導(dǎo)電高分子層復(fù)合而成。其制備方法是在室溫下采用一室三電極法聚合得到聚噻吩微米管陣列膜，再在聚噻吩微米管陣列膜的背面聚合得到致密的導(dǎo)電高分子層，然后溶去模板，清洗后收集于固體表面，自然干燥后得到高粘結(jié)強(qiáng)度的聚噻吩復(fù)合膜干性粘結(jié)劑。該聚噻吩微米管陣列復(fù)合膜與親水性固體表面(如玻璃，云母等)粘結(jié)時(shí)，其粘附力在水平方向上達(dá)到105-184牛頓/平方厘米，垂直方向上32-88牛頓/平方厘米；可運(yùn)用于爬壁功能機(jī)器人，各種物件的干性縫合，以及顯示屏和電子元件的懸掛與固定場(chǎng)合。
文檔編號(hào)C09J11/02GK101235258SQ20081010106
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者石高全, 魯戈舞 申請(qǐng)人:清華大學(xué)