聚酰亞胺薄膜與ZnO-SnO2和石墨烯功能復(fù)合及其結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、柔性聚酰亞胺薄膜以其高強(qiáng)度、高模量、尺寸穩(wěn)定性和可大面積化連續(xù)加工等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為功能化納米復(fù)合薄膜的優(yōu)選底材。金屬氧化物半導(dǎo)體如ZTO或(ZnO-SnO2)以其很高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率、高的熱穩(wěn)定性、寬帶隙、低價(jià)、平整性好和光電性能易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)而受到極大關(guān)注。石墨烯作為一種具有較大比表面積和優(yōu)異電子傳導(dǎo)性能且具高導(dǎo)熱和高強(qiáng)度的二維納米碳材料，已被廣泛用于復(fù)合材料性能的改進(jìn)研究。
　　本文選用均苯四酸酐(PMDA)、4，4’-二氨基二苯

2、醚(4，4’-ODA)、N,N’-二甲基乙酰胺(DMAc)合成聚酰胺酸。首先向PI前驅(qū)體PAA薄膜中載入兩種金屬離子Zn2+和Sn2+，隨后通過熱處理使PAA環(huán)化形成PI，載入的Zn2+和Sn2+在PI表面―原位‖形成PI/ZnO-SnO2復(fù)合薄膜。通過X射線衍射(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)晶體形成過程進(jìn)行了研究。在SnCl2和ZnCl2溶液中先后進(jìn)行離子交換，隨著熱處理溫度的逐漸升高，晶體結(jié)構(gòu)越來越完善。在400℃下處理5小

3、時(shí)，形成較完善的ZnO-SnO2晶體，同時(shí)在適當(dāng)?shù)碾x子交換時(shí)間和熱處理溫度下，可以形成連續(xù)的ZnO-SnO2晶體層。改變兩種離子交換時(shí)間，觀測(cè)兩種離子的載入量，即Zn2+能夠?qū)⑾惹爸萌氲腟n2+置換出來，推測(cè)認(rèn)為Zn2+的離子半徑小于Sn2+的離子半徑，隨著離子半徑的增加離子交換的量減少，因此Sn2+較容易被置換出來。PI/ZnO-SnO2復(fù)合薄膜基本保持了PI基體優(yōu)異的熱性能。同時(shí)復(fù)合薄膜展示了半導(dǎo)體的性能，表面電阻從13MΩ到20M

4、Ω。
　　在PAA薄膜的表面旋涂不同濃度的石墨烯溶液，在通N2的管式爐中熱處理使PAA環(huán)化形成PI。實(shí)驗(yàn)中對(duì)復(fù)合薄膜的表面形貌、納米粒子的形貌以及薄膜的相關(guān)性能進(jìn)行了表征。通過XRD測(cè)試，說明聚酰亞胺表面旋涂上了石墨烯，并且石墨烯是以晶體形式存在于薄膜表面，聚酰胺酸的亞胺化過程沒有影響到石墨烯的晶體形態(tài)。通過FTIR測(cè)試，發(fā)現(xiàn)復(fù)合薄膜仍呈現(xiàn)聚酰亞胺本體的結(jié)構(gòu)特征。在聚酰亞胺表面復(fù)合石墨烯，有效的改善了聚酰亞胺薄膜表面的電導(dǎo)率，隨著