離子擴(kuò)散調(diào)控SiO2和聚苯乙烯膠體微球組裝的新方法研究.pdf

1、由于膠體晶體具有光子頻帶寬，能耗低，抗干擾能力強(qiáng)，傳播速度較半導(dǎo)體更快的特點(diǎn)。因此，膠體晶體被廣泛應(yīng)用于生物傳感材料、光子運(yùn)輸、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域。制備膠體晶體的方法有重力沉降法、垂直沉降法、電泳沉積法等，然而這些方法不易制備得到單層的膠體晶體，并且制備條件相對(duì)較苛刻。本文利用金屬離子的擴(kuò)散形成濃度梯度推動(dòng)做布朗運(yùn)動(dòng)的膠體微球，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)組裝，非常容易得到單層的膠體晶體結(jié)構(gòu)。目前在制備膠體晶體的研究方面，暫時(shí)尚未報(bào)道利用該方法對(duì)膠體微球

2、進(jìn)行動(dòng)態(tài)組裝。
　　首先，本文采用St?ber法制備SiO2膠體微球。在醇-水系統(tǒng)中，以正硅酸乙酯（TEOS）為硅源，氨水作為催化劑制備單分散二氧化硅粒子?？疾炝税彼疂舛取EOS濃度、溫度、無(wú)水乙醇濃度對(duì)二氧化硅微粒的影響。制備得到的SiO2微球采用TEM表征，當(dāng)溫度為30℃，氨水、TEOS、水、乙醇摩爾比為2:0.51:15:11時(shí)能制備得到粒徑均勻（尺寸為500nm）的SiO2圓球。但是，制備得到的微球粒徑低于μm級(jí)，而后期

3、實(shí)驗(yàn)中需要的膠體微球粒度需要非常均一、并且在μm級(jí)以上，不能團(tuán)聚或聚集。所以，制備得到的SiO2微粒未用于后期實(shí)驗(yàn)。
　　其次，設(shè)計(jì)電極圖案（三角形和正方形）。因?yàn)?，膠體微球需要被推動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)組裝，所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要電極均勻電離出金屬離子，才會(huì)使得膠體微球整齊的進(jìn)行組裝。因此，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，嘗試了不同金屬的電離情況，找到合適的金屬-鐵；再通過(guò)嘗試顯影、蒸鍍、去膠等工藝及所需試劑，最終制備得到在外加電流作用下能均勻電離出亞鐵離子的

4、鐵電極。
　　最后，在不同比例的乙二醇(EG)-水溶液中，分別配制SiO2膠體微球、聚苯乙烯（PS）膠體微球懸浮液，并將其置于三角形和正方形電極中進(jìn)行動(dòng)態(tài)組裝，得到排列整齊的晶體結(jié)構(gòu)；在無(wú)水甲苯中，用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）修飾SiO2膠體微球，采用Zeta電位儀表征改性后SiO2膠體微球，證明其帶正電荷，再利用相同的組裝方法使其進(jìn)行動(dòng)態(tài)組裝得到排列較整齊的晶體結(jié)構(gòu)；將不同尺寸的SiO2膠體微球按先“大”后“小”的順序