[发明专利]一种利用氧化还原环境调控表面起皱或消皱的方法有效

专利信息
申请号: 201510801458.1 申请日: 2015-11-19
公开(公告)号: CN105273213B 公开(公告)日: 2018-10-19
发明(设计)人: 鲁从华;谢继勋 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: C08J7/02 分类号: C08J7/02;C08J7/16;C08G73/02;C08L83/04
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 李丽萍
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 利用 氧化 还原 环境 调控 表面 起皱 方法
【说明书】:

发明公开了一种利用氧化还原环境调控表面起皱或消皱的方法,是用氧化还原环境调控PDMS表面PANI膜的溶胀状态,进而调控PANI膜的表面形貌。将表面带有起皱聚苯胺(PANI)薄膜的聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体长条试样置于硼氢化钠溶液中,表面皱纹消失,将该皱纹消失的试样置于双氧水溶液中,表面皱纹重新出现。而将表面有起皱PANI膜的PDMS长条试样首先置于强氧化性的过硫酸钾溶液中,皱纹同样会消失,将该消皱的样品再浸入盐酸溶液中,皱纹会再次出现。本发明利用简单的操作方式,新颖的氧化还原手段实现了对皱纹形貌的可逆调控,为智能响应性的表面制备及调控开辟了新的途径,为功能性响应界面构筑提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及表面图案制备技术,具体涉及一种调控聚苯胺表面皱纹图案的工艺方法。

背景技术

源于界面应力松弛的薄膜表面起皱作为一种新颖的表面图案化技术,近年来受到人们的极大关注,并广泛应用于柔性电极、传感器、光学器件和膜材料物性表征等领域。而在特定的应用领域,如界面结合、润湿性、光学性质和微流通道等领域,需要可逆地控制皱纹的出现与消失,从而改变器件的界面结合力,润湿性,透光性及微流通道的开关。目前,对表面起皱/消皱的可逆调控主要集中于机械手段,步骤繁琐。如何开发一种简单快速有效的方式实现起皱/消皱的可逆调控仍是当前研究的一大难题。系统的氧化还原环境是化学反应中的一项重要参数。目前,具有氧化还原响应性的材料多数应用在药物释放,致动器,催化剂等领域,在智能界面的构筑方面未有涉及。开发对氧化还原环境有良好刺激响应性的表面在环境监测等领域有着潜在的应用前景。

发明内容

针对上述现有技术,本发明提供一种利用氧化还原环境调控表面起皱或消皱的方法。本发明选用PDMS为基底,通过原位吸附聚合的方式在PDMS表面沉积一层起皱的PANI薄膜。利用简单的浸泡处理方式实现了PANI膜起皱/消皱的可逆调控。

为了解决上述技术问题,本发明一种利用氧化还原环境调控表面起皱或消皱的方法,是用氧化还原环境调控PDMS表面PANI膜的溶胀状态,进而调控PANI膜的表面形貌。

进一步讲,可以采用下述两种处理过程之一,使PDMS表面PANI皱纹膜依次消皱和重新起皱:

1)将表面均匀地生长有一层PANI皱纹膜的PDMS弹性体长条试样置于0.1M的硼氢化钠溶液中2秒后取出,在PDMS弹性体长条试样表面得到皱纹形貌消失的PANI膜,将该带有皱纹形貌消失的PANI膜的PDMS弹性体长条试样置于质量分数15wt%的双氧水溶液中1分钟后取出,在PDMS弹性体长条试样表面重新得到起皱的PANI皱纹膜;

2)将表面均匀地生长有一层PANI皱纹膜的PDMS弹性体长条试样置于0.1M的过硫酸钾溶液中5秒后取出,在PDMS弹性体长条试样表面得到皱纹形貌消失的PANI膜,得到皱纹形貌消失的PANI膜,将该带有皱纹形貌消失的PANI膜的PDMS弹性体长条试样置于1M的盐酸溶液中1分钟后取出,在PDMS弹性体长条试样表面重新得到起皱的PANI皱纹膜。

所使用的表面均匀地生长有一层PANI皱纹膜的PDMS弹性体长条试样的制备步骤如下:

步骤一、将PDMS预聚体与交联剂按一定质量比混合,倒入一器皿中,用玻璃棒充分搅拌,得到均匀的预聚体;

步骤二、将步骤一得到的预聚体在真空干燥器中脱气1小时后,置于恒温鼓风干燥箱70摄氏度下加热4小时进行固化,得到PDMS弹性体;

步骤三、将步骤二得到的PDMS弹性体剪切成3cm×1cm的PDMS弹性体长条试样备用;

步骤四、分别配制0.1M的苯胺盐酸溶液及0.1M的过硫酸铵盐酸溶液,分别将苯胺盐酸溶液和过硫酸铵盐酸溶液放置0-5摄氏度中30分钟;

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