LBL法在柔性基材表面制备单壁碳纳米管复合导电薄膜研究

摘要

本研究提出了采用层层自组装(LBL)法制备单壁碳纳米管(SWNTs)有机导电薄膜。首先采用过硫酸铵(APS)水溶液改善SWNTs的水分散性,使其表面含有大量的羟基(O-H)、羰基(C=O)和少量的羧基(COOH)基团。然后采用APS水溶液和受限光催化氧化法在BOPP薄膜和PET薄膜表面引入带有负电荷的硫酸根。以BOPP和PET为基材,以聚烯丙基胺盐(PAH)或聚二甲基二烯丙基氯化胺(PDDA)为聚阳离子,以APS氧化改性后的SWNTs为聚阴离子,依靠聚阴离子与聚阳离子间的静电吸引作用和氢键作用进行LBL组装,从而在PET和BOPP基材表面获得SWNTs的透明导电薄膜。同时,详细分析了影响SWNTs吸附量以及薄膜导电性的诸多因素,包括高分子种类(PAH和PDDA)和SWNTs改性程度。紫外可见光谱和方块电阻测试结果表明,将经10%APS水溶液70℃氧化处理4h的SWNTs配制成0.05mg/ml的水溶液,与0.5mmol/ml的PDDA水溶液进行LBL组装时,能获得最佳组装效果;LBL组装层数为20双层时,所得的SWNTs导电薄膜的电导率分别为4.57S/cm(PET基材表面)和2.12S/cm(BOPP基材表面)。