一種pvdf基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備方法。通過(guò)運(yùn)用陽(yáng)極氧化鋁納米模版，將聚偏氟乙烯基聚合物溶液滴至陽(yáng)極氧化鋁納米模板上表面，通過(guò)退火處理，使其溶劑揮發(fā)，后加熱至使表面殘留有機(jī)鐵電聚合物其熔融，利用納米模版的毛細(xì)管及熔融態(tài)聚偏氟乙烯基鐵電聚合物自身重力作用，聚偏氟乙烯基聚合物填充滿(mǎn)整個(gè)模版，待聚合物冷凝后，聚偏氟乙烯基聚合物納米線(xiàn)形成，最后運(yùn)用氫氧化鈉溶液腐蝕掉陽(yáng)極氧化鋁納米模板，得到聚偏氟乙烯基鐵電聚合物納米線(xiàn)。本發(fā)明模板法制備PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)，方法及工藝簡(jiǎn)單，易于控制納米線(xiàn)徑向尺寸，為研究PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的奇異物理特性和相關(guān)器件提供了可能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)聚合物納米線(xiàn)的制備技術(shù)，具體指一種基于聚偏氟乙烯基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備方法。
[0002]背景介紹
[0003]近十年來(lái)，低維納米結(jié)構(gòu)由于其小尺寸和大比表面積吸引了科學(xué)界和工程制中，即可廣泛應(yīng)用于納米電子器件、納米光學(xué)器件和納米機(jī)電器件。其中，一維納米線(xiàn)和納米管由于尺寸限制效應(yīng)所產(chǎn)生的特殊性能被認(rèn)為能在納米器件中得到廣泛應(yīng)用。目前對(duì)一維納米結(jié)構(gòu)的研究主要集中于金屬、合金、氧化物陶瓷、半導(dǎo)體納米線(xiàn)或者納米管結(jié)構(gòu)的制備以及性能方面，對(duì)于聚合物一維納米結(jié)構(gòu)研究甚少。
[0004]鐵電材料，即在某些溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，而且自發(fā)極化強(qiáng)度歲外電場(chǎng)變化而變化的一類(lèi)材料是近年來(lái)研究的一類(lèi)熱點(diǎn)材料。關(guān)于鐵電材料的研究主要集中在納米薄膜材料，然而鐵電材料的氧化物納米線(xiàn)表現(xiàn)出了很多不同于塊體材料和薄膜的奇異特性?；谘趸锏臒o(wú)機(jī)鐵電材料如鈦酸鋇(參見(jiàn)=Nano letters, 2，227(2002))，鋯鈦酸鉛(參見(jiàn):Appl.Phys.Lett.，85，4190(2004))納米線(xiàn)已有報(bào)道。近年來(lái)，基于聚偏二氟乙烯PVDF，聚偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物P(VDF-TrFE)是一種性能優(yōu)良的鐵電聚合物材料，可以被廣泛應(yīng)用于能量傳導(dǎo)，信息存儲(chǔ)以及紅外探測(cè)的功能材料。同時(shí)它具有較低的介電常數(shù)、低彈性系數(shù)和低密度，也是制備傳感器的理想材料。
[0005]隨著傳感器和微機(jī)電器件朝著小型化，微型化的發(fā)展，現(xiàn)今已經(jīng)有納機(jī)電器件的提出。納米結(jié)構(gòu)材料的制備和物性，及其相關(guān)器件的研制，特別是一維納米線(xiàn)越來(lái)越受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。本發(fā)明將基于PVDF基鐵電聚合物為基礎(chǔ)材料，發(fā)明一種基于模板法制備聚合物納米線(xiàn)的工藝過(guò)程。模板法制備聚合物納米線(xiàn)工藝簡(jiǎn)單，且制備溫度低。同時(shí)可通過(guò)改變模板尺寸制備不同尺寸的鐵電聚合物納米線(xiàn)，從而能拓寬納米線(xiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備方法，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備。
[0007]本發(fā)明公開(kāi)一種PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備方法。其特征在于，通過(guò)運(yùn)用氧化鋁模版，將聚偏氟乙烯基聚合物溶液滴至陽(yáng)極氧化鋁納米模板上表面，通過(guò)退火處理，使其溶劑揮發(fā)，后加熱至使表面殘留有機(jī)鐵電聚合物其熔融，利用陽(yáng)極氧化鋁納米模板中納米孔徑的毛細(xì)管作用及熔融態(tài)聚偏氟乙烯基鐵電聚合物自身重力作用，聚偏氟乙烯基聚合物填充滿(mǎn)整個(gè)模版，待聚合物冷凝后，聚偏氟乙烯基聚合物納米線(xiàn)形成，最后運(yùn)用氫氧化鈉溶液腐蝕掉陽(yáng)極氧化鋁納米模板，得到聚偏氟乙烯基鐵電聚合物納米線(xiàn)。本發(fā)明模板法制備PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)，方法及工藝簡(jiǎn)單，易于控制納米線(xiàn)徑向尺寸，為研究PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的奇異物理特性和相關(guān)器件提供了可能。
[0008]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于制備一種PVDF基鐵電聚合物材料的納米線(xiàn)，工藝簡(jiǎn)單，成本低，易于制備不同尺度的有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0009]圖1為PVDF基聚合物納米線(xiàn)制備示意圖；其中:(a) PVDF基聚合物納米線(xiàn)制備過(guò)程截面示意圖，(b) PVDF基聚合物納米線(xiàn)制備完成后陽(yáng)極氧化鋁模板表面示意圖，圖中: 1.陽(yáng)極氧化鋁納米模板，2.納米孔徑，3.PVDF基聚合物，4.PVDF基聚合物納米線(xiàn)。
[0010]圖2為PVDF基聚合物納米線(xiàn)制備步驟圖。
[0011]圖3為PVDF基聚合物納米線(xiàn)掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0012]下面將是結(jié)合附圖1，表述本發(fā)明的具體實(shí)施方法，具體步驟依次為:
[0013]將陽(yáng)極氧化鋁納米模板I依次在純凈水、丙酮、酒精中各超聲清洗3分鐘，將陽(yáng)極氧化鋁納米模板表面清洗干凈。然后在400度下退火4小時(shí)，主要是為了去除陽(yáng)極氧化鋁納米模板制備過(guò)程中殘留在納米孔徑2中的有機(jī)物，同時(shí)使得孔徑內(nèi)表面光滑，便于形成聚合物納米線(xiàn)；模板I為陽(yáng)極氧化鋁模板，其納米孔徑2尺寸范圍lOOnm，模板厚度為50微米。
[0014]將PVDF基有機(jī)鐵電聚合物溶液滴至陽(yáng)極氧化鋁納米模板I表面；P (VDF-TrFE )有機(jī)鐵電聚合物溶液，其溶劑為丁酮，其溶液濃度為質(zhì)量百分含量為15%。
[0015]將滴有P (VDF-TrFE)有機(jī)鐵電聚合物3溶液的陽(yáng)極氧化鋁納米模板I在135度下退火處理4小時(shí)，使溶劑揮發(fā)；
[0016]將退火處理的陽(yáng)極氧化鋁納米模板I加熱至200度，持續(xù)4小時(shí)，使陽(yáng)極氧化鋁納米模板I上P (VDF-TrFE)有機(jī)鐵電聚合物3熔入模板中；
[0017]冷卻模板至室溫，去除表面殘留P (VDF-TrFE)有機(jī)鐵電聚合物3 ;去除表面殘留PVDF基有機(jī)鐵電聚合物3方法可用丙酮溶液擦除法也可用氧等離子體刻蝕法。
[0018]運(yùn)用氫氧化鈉溶液溶解模板，氫氧化鈉溶液濃度為3mol/L，完成P (VDF-TrFE)有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)4的制備，納米線(xiàn)直徑100納米(見(jiàn)圖3)。
【權(quán)利要求】
1.一種PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將納米孔尺寸范圍50-200nm，模板厚度為60μ m的陽(yáng)極氧化鋁納米模板依次在純凈水、丙酮、酒精中各超聲清洗3分鐘，將陽(yáng)極氧化鋁納米模板表面清洗干凈，然后在400度下退火4小時(shí)，去除陽(yáng)極氧化鋁納米模板制備過(guò)程中殘留在孔徑中的有機(jī)物，同時(shí)使得孔徑內(nèi)表面光滑，便于形成聚合物納米線(xiàn)； (2)將PVDF基有機(jī)鐵電聚合物溶液滴至陽(yáng)極氧化鋁納米模板表面； (3)將滴有PVDF基有機(jī)鐵電聚合物溶液的陽(yáng)極氧化鋁納米模板退火處理使溶劑揮發(fā)； (4)將退火處理的陽(yáng)極氧化鋁納米模板加熱至200度，使陽(yáng)極氧化鋁納米模板上PVDF基有機(jī)鐵電聚合物熔入模板中； (5)冷卻模板至室溫，去除表面殘留PVDF基有機(jī)鐵電聚合物，其中所述去除表面殘留PVDF基有機(jī)鐵電聚合物方法為丙酮溶液擦除法； (6)運(yùn)用氫氧化鈉溶液溶解模板，完成PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備，其中所述運(yùn)用氫氧化鈉溶液溶解模板，氫氧化鈉溶液濃度為2-4mol/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PVDF基有機(jī)鐵電聚合物納米線(xiàn)的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的PVDF基有機(jī)鐵電聚合物為聚偏氟乙烯單聚物，聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物或聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯三聚物，所述PVDF基有機(jī)鐵電聚合物溶液的溶液濃度為質(zhì)量百分含量10% -18%，溶劑為丁酮。
【文檔編號(hào)】C08J5/00GK103539956SQ201310469956
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】劉伯路, 王建祿, 孫璟蘭, 韓莉, 孫碩, 沈宏, 孟祥建, 褚君浩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所