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层层组装自支持膜

作　者: 马莹
导　师: 孙俊奇
学　校: 吉林大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 层层组装支持膜聚烯丙基胺多层膜膜材料双结构硅基底 standing PAA 剥离技术制备方法响应性 PAH 传感膜溶液 exfoliation 单壁碳纳米管纳米功能化 layer
分类号: TB383.2
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,层层组装多层膜由于其在分离膜、传感器、光学和电学器件等方面的潜在应用而倍受关注。不依附于固体基底的层层组装自支持膜有利于多层膜性质的研究,拓展了多层膜的应用领域。功能化的层层组装自支持膜的制备和应用是目前的一个研究热点。随着对自支持膜制备方法的开发与研究,人们越来越发现层层组装自支持膜作为一种材料的重要性。本论文旨在发展一种方法简单、具有一定普适性的制备大面积、功能性层层组装自支持膜的方法。I.发展了一种离子剥离技术用以制备大面积的聚丙烯酸/聚烯丙基胺层层组装自支持膜。通过破坏层层组装多层膜与基底修饰层之间的相互作用而获得稳定自支持膜的离子剥离技术是方法简单,并且具有一定普适性的;II.基于离子剥离制备的聚丙烯酸/聚烯丙基胺层层组装自支持膜,在其表面上热沉积一层金属,获得对湿度、温度双重敏感的聚合物/金属双层结构自支持膜。这种双结构膜能够对湿度、温度变化产生三维响应性弯曲运动是由于双层结构膜的两种膜材料对湿度和温度的响应性存在着巨大差异;III.利用离子剥离技术制备对湿度敏感的双结构自支持膜,这种由聚丙烯酸/聚烯丙基胺层层组装多层膜和紫外固化光学胶组成的双结构膜对湿度的响应性的巨大差异导致这种聚合物材料的双结构膜对湿度具有三维的响应性弯曲运动。进一步将这种双结构制备成湿度传感膜和简单的湿度驱动的运载机器人,并且通过力学分析阐明了自支持膜在制备传感器、制动器等机械装置中的优势。

全文目录

提要  4-8
第一章文献综述  8-41
  1.1 功能性膜材料  8-12
    1.1.1 纳米管的学位论文">单壁碳纳米管膜  8-9
    1.1.2 多重铁性膜  9-10
    1.1.3 沸石膜  10-11
    1.1.4 镁铝合金膜  11-12
  1.2 层层组装多层膜  12-17
    1.2.1 层层组装多层膜的制备  12-14
    1.2.2 层层组装多层膜的成膜推动力  14-15
    1.2.3 功能化的层层组装多层膜  15-17
  1.4 自支持膜  17-29
    1.4.1 自支持膜的制备  18-23
      1.4.1.1 牺牲层法  18-20
      1.4.1.2 溶去基底法  20-21
      1.4.1.3 界面法  21-23
      1.4.1.4 直接剥离法  23
    1.4.2 自支持膜的应用  23-29
      1.4.2.1 高强度膜  24
      1.4.2.2 导电膜  24-25
      1.4.2.3 分离膜  25-26
      1.4.2.4 催化膜  26-27
      1.4.2.5 传感器  27-28
      1.4.2.6 组织创可贴  28-29
  1.5 本论文研究思路  29-30
  参考文献  30-41
第二章离子剥离技术制备层层组装自支持膜  41-54
  2.1 引言  41-42
  2.2 实验部分  42-44
    2.2.1 实验用品  42
    2.2.2 实验方法  42-43
      2.2.2.1 溶液的制备  42
      2.2.2.2 基底的处理  42-43
      2.2.2.3 构筑PAA/PAH 层层组装聚合物多层膜  43
      2.2.2.4 离子剥离技术制备PAA/PAH 层层组装自支持膜  43
    2.2.3 仪器与表征  43-44
  2.3 结果与讨论  44-51
    2.3.1 离子剥离制备PAA/PAH 层层组装自支持膜  44-45
    2.3.2 Cu~(2+)离子剥离制备的PAA/PAH 层层组装自支持膜的形貌  45-48
    2.3.3 Cu~(2+)离子制备PAA/PAH 层层组装自支持膜的剥离机理  48-49
      2.3.3.1 Cu~(~(2+))离子的影响  48-49
      2.3.3.2 pH 值的影响  49
    2.3.4 离子剥离技术的普适性  49-51
      2.3.4.1 非平面层层组装自支持膜的制备  49-50
      2.3.4.2 不同离子制备层层组装自支持膜  50-51
      2.3.4.3 制备不同种类的层层组装自支持膜  51
  2.4 本章小节  51-52
  参考文献  52-54
第三章生物启发的湿度、温度响应性双结构自支持膜  54-69
  3.1 引言  54
  3.2 实验部分  54-56
    3.2.1 实验用品  54-55
    3.2.2 实验方法  55
      3.2.2.1 溶液的制备  55
      2.2.2.2 基底的处理  55
      3.2.2.3 PAA/PAH 层层组装多层膜的制备  55
    3.2.3 仪器与表征  55-56
  3.3 结果与讨论  56-65
    3.3.1 PAA/PAH 层层组装自支持膜  56-60
      3.3.1.1 PAA/PAH 层层组装自支持膜的机械性能  57-58
      3.3.1.2 PAA/PAH 层层组装自支持膜的吸水能力  58-60
    3.3.2 (PAA/PAH)&Al 双结构膜的制备  60
    3.3.3 (PAA/PAH)&Al 双结构膜的响应性  60-64
      3.3.3.1 (PAA/PAH)&Al 双结构膜对湿度的响应性  60-63
      3.3.3.2 (PAA/PAH)&Al 双结构膜对温度的响应性  63-64
    3.3.4 (PAA/PAH)&Al 双结构膜模拟牵牛花花瓣  64-65
  3.4 本章小结  65
  参考文献  65-69
第四章类肌肉双结构自支持膜制备高性能运载机器人  69-100
  4.1 引言  69-70
  4.2 实验部分  70-72
    4.2.1 实验用品  70
    4.2.2 实验方法  70-72
      4.2.2.1 溶液的制备  70
      4.2.2.2 离子剥离技术制备(PAA/PAH)&NOA63 双结构自支持膜  70-72
    4.2.3 仪器与表征  72
  4.3 结果与讨论  72-96
    4.3.1 (PAA/PAH)&NOA63 双结构自支持膜的表征  72-76
      4.3.1.1 (PAA/PAH)&NOA63 双结构自支持膜的形貌  72-74
      4.3.1.2 (PAA/PAH)&NOA63 双结构自支持膜的机械性能  74-75
      4.3.1.3 (PAA/PAH)&NOA63 双结构自支持膜的吸水能力  75-76
    4.3.2 (PAA/PAH)&NOA63 双结构膜的应用  76-84
      4.3.2.1 (PAA/PAH)&NOA63 制备湿度传感膜  77-80
      4.3.2.2 (PAA/PAH)&NOA63 制备运载机器人  80-83
      4.3.2.3 运载机器人的远程控制  83-84
    4.3.3 (PAA/PAH)&NOA63 双结构膜的三维响应性运动的机械力学分析  84-96
      4.3.3.1 (PAA/PAH)&NOA63 双结构膜的传感模型  84-87
      4.3.3.2 (PAA/PAH)&NOA63 双结构膜的行走模型  87-90
      4.3.3.3 (PAA/PAH)&NOA63 双结构膜的负载能力  90-91
      4.3.3.4 双结构自支持膜制备传感器的优势  91-94
      4.3.3.5 双结构自支持膜制备负载机器人的优势  94-96
  4.4 本章小节  96-97
  参考文献  97-100
作者简历  100-101
致谢  101-102
摘要  102-104
Abstract  104-106

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