结构化表面的设计、制备及应用研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 郭瑞生
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| 学位类别 | 工学博士 |
| 答辩日期 | 2014-06-11 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 周峰 |
| 关键词 | 表面结构化 柔性电子 可延展电子 疏水性 印刷技术 Surface structuralization Flexible electronics Stretchable electronics Hydrophobicity Printing technology |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 材料可分为结构材料和功能材料，材料表面由于其特殊的物理和化学性能被广泛地研究，结构材料的功能化和材料表面的结构化是其中研究的热点。本论文在深入调研相关文献的基础上，分析了目前表面结构化材料在制备和应用过程中存在的问题和研究缺口，通过设计将有机和无机材料进行表2D和3D结构化，并将其应用于柔性电子和疏水涂层领域。以下为本论文主要研究内容和成果： 1. 开发了一种新的简单实用的催化剂载体辅助印刷方法，室温或者低温下在各种柔性和弹性基底上制备耐弯曲、耐折叠且耐拉伸的高性能金属导体结构。使用聚合物载体(施主和受主聚合物)辅助催化剂锚固到各种基底表面，而后在打印的催化剂图案之上经无电沉积制备高导电性的金属结构。通过调节墨水的粘稠度与多种印刷方法(丝网印刷、喷墨打印、蘸笔纳米印刷)相兼容制备从纳米级到微米级、厘米级甚至米级的不同尺度的金属结构。测试了塑料基底上金属结构的弯曲性和折叠性以及弹性基底上金属结构的延展性能，结果显示在各种抗疲劳测试过程中材料都能够保持稳定的导电性能。 2. 通过复制玫瑰花瓣的表面结构获得一种表面具有规则3D结构的弹性体—PDMS花瓣(PDMS petal)，其可作为通用基底承载无机和有机导电薄膜，从而使其作为导线或者电极应用于可延展电子材料中。制备的材料包括溶液法制备的ELD Cu/PDMS petal、热蒸镀法制备的evaporated Cu/PDMS petal 和溶液法制备的PEDOT:PSS/PDMS petal。测试了ELD Cu/PDMS petal 在弯曲、单向拉伸、双向拉伸和全方位拉伸状态下的抗疲劳机电性能。结果显示在各种弯曲和拉伸测试下样品都显示了优异的机电特性。同时，利用传统方法在 PDMS 表面制备的无机和有机材料形成的evaporatd Cu/PDMS petal 和PEDOT:PSS/PDMS petal，经机电性能测试显示evaporatd Cu/PDMS petal 与ELD Cu/PDMS petal 的延展性能相似，而PEDOT:PSS/PDMS petal 在拉伸过程中电阻基本保持不变。 3. 通过复制阳极氧化铝模板得到一种表面具有3D微纳米结构的可拉伸的弹性基底，再经过表面接枝聚合物刷桥接弹性基底以及沉积纳米级厚度的Cu膜，得到具有超疏水性和可拉伸性的双功能金属导体。在拉伸和缩放过程中测试了样品的导电性和超疏水性，发现导电性和超疏水性都较为稳定，分析了这种表面具有3D微纳结构的弹性导体具有双功能特性的原因。 4. 利用液态全氟聚醚(PFPE)填充具有3D微纳米结构的阳极氧化铝(AAO)得到了PFPE-filled AAO。经不同时间的原子氧辐照，PFPE-filled AAO始终保持疏水性能。经过一系列的表征测试，分析了其具有持续性疏水功能的原因。同时测试了 PFPE-filled AAO经其它低轨道空间辐照(紫外、质子、电子)后的润湿行为变化，发现它们经过辐照后能够保持疏水性能。 |
| 学科主题 | 材料科学与物理化学 |
| 公开日期 | 2014-11-21 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/6739]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭瑞生. 结构化表面的设计、制备及应用研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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