学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

几种材料表面微纳米复合结构的构筑与应用

作　者: 许苗军
导　师: 吕男；迟力峰
学　校: 吉林大学
专　业: 物理化学
关键词: 表面增强拉曼散射超疏水微纳米复合结构自组装银纳米粒子
分类号: TB383.1
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
下　载: 141次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

材料表面的微纳米复合结构能使材料产生一些独特的性能,如超疏水、超光学吸收、超粘附等,在人们的日常生活、工农业生产和国防建设等方面都有着广阔的应用前景。因此探索简单、实用、高效的制备微纳米复合结构的技术,不论在科学研究领域还是在实际生产应用领域都有着非常重要的意义。在本文中,我们首先以自组装单层聚苯乙烯(PS)小球为模板,结合真空热蒸镀的方法,制备了大面积纳米银碗分级阵列结构,作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底,克服了传统基底无序排列、均匀性差等缺点。以单层PS小球阵列为模板,通过模板复制的方法,成功制备了两种可任意折叠和弯曲,且表面具有有序微纳米复合结构的超疏水聚合物薄膜。这种材料能转移到其他亲水材料和曲面上,弥补了刚性超疏水材料不能弯曲及不能在弯曲表面使用的缺点,拓宽了超疏水材料的使用范围。利用纤维素凝胶的方法,结合聚四氟乙烯溶液在纤维素表而的旋涂修饰,制备出了具有微纳米复合结构表面、可任意折叠弯曲、生物可降解的超疏水纤维素薄膜,弥补了聚合物超疏水薄膜造价较高、大而积制备困难、不能生物降解的缺点。总体来讲,本文介绍了在不同材料表而制备微纳米复合结构的方法及在SERS活性基底、超疏水领域的应用,为快速、高效、低成本制备微纳米复合结构材料提供了新的途径。

全文目录

内容提要  5-11
第1章绪论  11-41
  1.1 纳米材料  11-14
    1.1.1 纳米材料简介  11-12
    1.1.2 纳米材料的分类  12-13
    1.1.3 纳米材料的特性  13-14
  1.2 自然界中生物表面的特异功能  14-17
    1.2.1 荷叶表面的自清洁与超疏水  14-15
    1.2.2 壁虎等脚底的超强粘附力  15-16
    1.2.3 蝴蝶翅膀的结构颜色  16-17
  1.3 表面微纳米结构的制备方法  17-21
    1.3.1 模板法  17-19
    1.3.2 自组装法  19-21
    1.3.3 探针技术  21
    1.3.4 光刻技术  21
  1.4 材料表面微纳米结构的应用  21-30
    1.4.1 表面微纳米结构在超疏水材料中的应用  22-25
    1.4.2 表面微纳米结构作为SERS活性基底的应用  25-30
  1.5 本论文的选题及研究内容  30-32
  参考文献  32-41
第2章纳米银碗阵列结构的构筑及应用研究  41-63
  2.1 引言  41-42
  2.2 实验部分  42-46
    2.2.1 实验材料  42
    2.2.2 实验流程  42-43
    2.2.3 实验步骤  43-45
      2.2.3.1 单层PS纳米小球的制备  43-44
      2.2.3.2 银的蒸镀  44
      2.2.3.3 纳米银碗阵列结构的制备  44
      2.2.3.4 对硝基苯胺在银碗中的反应  44-45
    2.2.4 仪器设备  45-46
  2.3 结果与讨论  46-57
    2.3.1 自组装PS小球的形貌  46-47
    2.3.2 银碗阵列制备的各步形貌  47-49
    2.3.3 蒸镀速度对银碗阵列结构的影响  49-51
    2.3.4 银碗阵列结构的UV-Vis吸收光谱  51-52
    2.3.5 银碗阵列用作SERS活性基底的研究  52-53
    2.3.6 银碗阵列的催化性能研究  53-55
    2.3.7 银碗阵列与普通银膜的SERS增强效应对比  55-57
  2.4 本章小结  57-58
  参考文献  58-63
第3章具有仿生结构的聚合物超疏水薄膜的制备  63-87
  3.1 引言  63-64
  3.2 实验部分  64-67
    3.2.1 实验材料  64
    3.2.2 制备流程  64-65
    3.2.3 实验步骤  65-66
      3.2.3.1 PDMS球坑阵列结构的制备  65-66
      3.2.3.2 光刻胶半球阵列结构的构筑  66
      3.2.3.3 聚合物半球/银纳米粒子复合结构的构筑  66
      3.2.3.4 表面化学改性  66
    3.2.4 仪器设备  66-67
  3.3 结果与讨论  67-79
    3.3.1 自组装小球的形貌  67-68
    3.3.2 复制PS小球模板的PDMS表面形貌  68
    3.3.3 光刻胶复制PDMS模板后的结构形貌  68-70
    3.3.4 半球阵列表面蒸镀银后的形貌  70-72
    3.3.5 聚合物薄膜的浸润性  72-75
    3.3.6 超疏水薄膜形成的理论分析  75-76
      3.3.6.1 Cassie-Baxter模型  75
      3.3.6.2 论分析  75-76
    3.3.7 银的厚度与薄膜润湿性的关系  76-78
    3.3.8 PS小球的粒径对润湿性能的影响  78-79
    3.3.9 超疏水聚合物薄膜的柔韧性  79
  3.4 本章小结  79-81
  参考文献  81-87
第4章银碗阵列结构的超疏水聚合物薄膜的制备  87-101
  4.1 引言  87-88
  4.2 实验部分  88-90
    4.2.1 实验材料  88
    4.2.2 实验流程  88-89
    4.2.3 实验步骤  89
      4.2.3.1 蒸镀银膜  89
      4.2.3.2 聚合物表面银碗阵列的制备  89
      4.2.3.3 表面疏水基团的修饰  89
    4.2.4 仪器设备  89-90
  4.3 结果与讨论  90-99
    4.3.1 自组装小球的形貌  90-91
    4.3.2 超疏水聚合物薄膜的表面形貌  91-92
    4.3.3 PVA薄膜表面蒸镀的银膜形貌  92-93
    4.3.4 超疏水薄膜表面的UV-Vis吸收光谱  93-94
    4.3.5 制得的PVA薄膜表面的浸润性  94-96
    4.3.6 PVA薄膜超疏水性能的理论分析  96-97
    4.3.7 PS小球的粒径对薄膜润湿性能的影响  97-98
    4.3.8 PVA超疏水薄膜的柔韧性  98-99
  4.4 本章小结  99-100
  参考文献  100-101
第5章仿生结构超疏水纤维素薄膜的制备  101-115
  5.1 引言  101-102
  5.2 实验部分  102-103
    5.2.1 实验材料  102
    5.2.2 实验流程  102
    5.2.3 实验步骤  102-103
      5.2.3.1 纤维素的溶解  102-103
      5.2.3.2 凝胶薄膜的制备  103
      5.2.3.3 纤维素薄膜的制备  103
      5.2.3.4 纤维素薄膜的化学修饰  103
    5.2.4 仪器设备  103
  5.3 结果与讨论  103-112
    5.3.1 纤维素凝胶薄膜的表面形貌  103-105
    5.3.2 纤维素薄膜的表面形貌  105
    5.3.3 超疏水纤维素薄膜的表面形貌  105-107
    5.3.4 超疏水纤维素薄膜的润湿性  107-108
    5.3.5 薄膜超疏水性能的理论分析  108-109
    5.3.6 聚四氟乙烯的浓度对薄膜润湿性的影响  109-111
    5.3.7 超疏水薄膜的形貌与耐折性  111-112
  5.4 本章小结  112-113
  参考文献  113-115
攻读博士学位期间所发表的论文  115-117
作者简历  117-119
致谢  119-120
摘要  120-123
Abstract  123-125

几种材料表面微纳米复合结构的构筑与应用

内容摘要

全文目录

相似论文