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制备工艺影响多孔基底上沉积PPy导电薄膜性能的研究

作　者: 阎实
导　师: 胡明
学　校: 天津大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 聚吡咯 自组装技术 表面活性剂 偶联剂 亲水亲油平衡 正交实验法
分类号: TM24
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 124次
引　用: 1次
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内容摘要


导电聚吡咯(Polypyrrole,本文简称PPy)是导电聚合物中应用最广泛的一种,作为一种新型导电材料,具有电导率高、热稳定性好等优点。因此,如何制备具有优越性能的聚吡咯导电薄膜,很早就成为了众多科学家研究的内容。但是,在电子器件的应用中,越来越多地要求将聚吡咯导电薄膜制备在多孔性绝缘基底上。因此本文以在多孔性绝缘基底上制备高电导率的导电聚吡咯薄膜为研究目标,进行了相关的理论与实验研究。论文以表面与界面理论为基础,对多孔性绝缘基底的表面微观结构、表面状态进行了分析,提出一种采用自组装成膜技术对多孔性绝缘基底进行表面改性的方法,即在基底表面形成阴离子表面活性剂和偶联剂硅烷的自组装薄膜,从而改善了聚吡咯导电薄膜在其上的附着状态,形成了较为均匀、致密的导电薄膜。本文分别以电导率和铝电解电容器性能参数为指标,探讨了不同种类和不同浓度的表面活性剂对薄膜性能影响。根据亲水亲油平衡理论,找出了最适合制备聚吡咯薄膜的阴离子表面活性剂——庚酸,并且通过试验得出了表面活性剂浓度与基底不同的多孔状态存在最佳匹配关系的结论。本文用化学聚合加电化学聚合的两步聚合法解决了多孔性绝缘基底不能作为阳极进行电化学氧化聚合这一问题,即在多孔性绝缘基底上先用化学方法聚合一层聚吡咯导电薄膜,再以这层薄膜为阳极,进行电化学氧化聚合。文中对在陶瓷和三氧化二铝等不同基底上,用两步聚合法聚合聚吡咯导电薄膜的性能进行了研究,并以三氧化二铝基底为例,以正交实验法为手段,进一步探讨了电化学聚合的各种聚合条件(单体浓度、支持电解质浓度、聚合电流、聚合时间等)对聚吡咯导电薄膜性能的不同影响。

全文目录


目录  5-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 导电聚合物的发展  8-9
  1.2 导电聚吡咯(PPy)的研究和应用  9-10
  1.3 课题的提出与实施  10-12
第二章 吡咯与聚吡咯  12-23
  2.1 吡咯  12-15
    2.1.1 吡咯的基本性质  12
    2.1.2 吡咯的分子结构  12-15
    2.1.3 吡咯的制备  15
  2.2 吡咯的聚合  15-19
    2.2.1 吡咯的电化学氧化聚合  16-18
    2.2.2 吡咯的化学氧化聚合  18-19
  2.3 聚吡咯的导电机理与掺杂  19-23
    2.3.1 聚吡咯的导电机理  19-21
    2.3.2 聚吡咯的掺杂  21-23
第三章 表面活性剂与自组装技术  23-39
  3.1 界面的性质  23-27
    3.1.1 界面的意义  23-24
    3.1.2 界面与表面的性质  24-27
  3.2 表面活性剂  27-32
    3.2.1 表面活性剂的定义  27-28
    3.2.2 表面活性剂的分类  28-29
    3.2.3 表面活性剂的性质  29-32
  3.3 自组装技术  32-39
    3.3.1 自组装技术的提出  33-34
    3.3.2 自组装膜的分类及构成原理  34-38
    3.3.3 自组装技术的应用  38-39
第四章 聚吡咯(PPy)导电薄膜的制备工艺  39-52
  4.1 多孔状基底的表面性质及其表面改性  39-44
    4.1.1 多孔性绝缘基底(Al2O3)表面的微观形貌和表面状态  39-41
    4.1.2 多孔性绝缘基底(Al2O3)的表面改性处理  41-44
  4.2 聚吡咯成膜的工艺过程  44-48
    4.2.1 化学聚合的工艺过程  44-46
    4.2.2 电化学聚合的工艺过程  46-48
  4.3 电导率的测量方法  48-49
  4.4 以PPy导电薄膜为阴极的铝电解电容器制作  49-52
    4.4.1 以PPy导电薄膜为阴极的铝电解电容器  49-50
    4.4.2 PPy功能高分子固体铝电解电容器的制备  50-52
第五章 基于基底表面改性的化学聚合制备PPy导电薄膜  52-59
  5.1 测量电导率方法对PPy导电薄膜性能的表征  52-54
    5.1.1 表面预处理工艺对PPy导电薄膜电导率的影响  52-53
    5.1.2 阴离子表面活性剂浓度对PPy导电薄膜电导率的影响  53-54
  5.2 用测量铝电解电容器性能参数方法对PPy导电薄膜性能的表征  54-59
    5.2.1 表面预处理工艺对铝电解电容器性能参数的影响  55-56
    5.2.2 偶联剂硅烷的浓度对铝电解电容器性能参数的影响  56
    5.2.3 硬脂酸与庚酸作为阴离子表面活性剂对铝电解电容器性能的不同影响  56-59
第六章 基于正交实验法的电化学聚合制备PPy导电薄膜  59-75
  6.1 正交实验法  59-62
    6.1.1 概述  59-60
    6.1.2 正交表的使用方法  60-61
    6.1.3 正交实验法的优点【53】  61-62
  6.2 陶瓷基底上电化学聚合条件对PPy导电薄膜性能的影响  62-65
    6.2.1 化学聚合与电化学聚合方法对PPy导电薄膜性能的影响  62-63
    6.2.2 电化学聚合施加电流对PPy导电薄膜性能的影响  63-64
    6.2.3 电化学聚合时间对PPy导电薄膜性能的影响  64-65
  6.3 Al2O3基底上电化学聚合条件对PPy导电薄膜性能的影响  65-71
    6.3.1 吡咯单体浓度对PPy导电薄膜性能的影响  67-68
    6.3.2 高氯酸锂浓度对PPy导电薄膜性能的影响  68-69
    6.3.3 聚合电流对PPy导电薄膜性能的影响  69
    6.3.4 聚合时间对PPy导电薄膜性能的影响  69-70
    6.3.5 水含量对PPy导电薄膜性能的影响  70-71
  6.4 对聚吡咯(PPy)在多孔性基底上成膜的微观分析  71-75
    6.4.1 不同基底对PPy导电薄膜成膜的影响  71-72
    6.4.2 化学聚合与电化学聚合方法对成膜的影响  72-75
第七章 总结  75-76
参考文献  76-79
发表论文和科研情况说明  79-80
致 谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 导电材料及其制品
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