聚甲基丙烯酸酯纳米复合薄膜的设计、制备及其性能研究

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近年来,功能性薄膜材料因其在物质分离、功能半导体、响应驱动器、柔性电子器件等方面广阔的应用而受到人们普遍关注。然而对于大多数传统简单物理混合的聚甲基丙烯酸酯类复合薄膜材料,其实际应用通常受到功能单一的限制。鉴于高分子聚合物材料良好的理化性质和易于加工等优点,将功能性材料与聚合物薄膜交联复合已被认为是结合这两种优点的有效方法,为实现多功能膜的制备与应用提供了一种高效率和有前途的策略。为此,利用可溶解聚合物前驱体,设计一种简单快速的纳米复合多功能聚合物薄膜制备工艺。得益于复合材料赋予的优良性能,通过滑动涂膜工艺制备的多功能聚合物薄膜在可穿戴柔性电子器件、机器人和环境监测等领域具有广阔的应用前景。1、基于动态S-Au相互作用,在金颗粒表面修饰2-巯基苯并咪唑构筑的交联剂,与聚甲基丙烯酸苯酯链间的π-π相互作用,实现具有溶解性的纳米复合聚合物的制备。以上述聚合物为前驱体,在有机溶剂刺激下实现超薄纳米复合聚合物薄膜的制备。通过特殊的滑移工艺成功设计了具有孔径梯度的导电响应性聚合物薄膜,在溶剂蒸汽下具有良好的驱动响应速度和循环稳定性。有机聚合物和薄膜聚合物网络内π-π和动态S-Au相互作用,提供了快速溶剂刺激和近红外光下自愈合的可能性。通过在膜内复合不同功能性材料(如银纳米线、四氧化三铁纳米粒子、罗丹明B等),实现薄膜的功能化,如获得优异的导电、磁性、荧光等性能的超薄聚合物纳米复合膜。此外,鉴于柔性薄膜网络结构中丰富的动态相互作用力,实现横向与纵向的多重组装,实现不同功能薄膜的集成。2、以可溶解性聚合物为前驱体,实现一种快速印刷制膜工艺的设计。利用含有甲巯基的引发剂在紫外光下引发反应单体甲基丙烯酸甲酯原位自由基聚合制备有机聚合物。将有机聚合物置于含有银纳米线的导电墨水中进行可控印刷,可快速批量制备出导电型聚合物纳米复合薄膜。探讨了薄膜内银纳米线对薄膜导电性能、机械性能及光学性能的影响。结果表明,基于一维导电银纳米线的有效复合,纳米复合柔性薄膜不仅表现出良好的导电性能和透光性,协同薄膜内部网络结构中银-硫配位键,还赋予薄膜优异的自愈合性能和机械性能的大幅度提升。
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