基于银纳米线复合透明电极的可弯折柔性聚合物太阳能电池

本文设计了一种可以通过刮涂方法制备的基于银纳米线(AgNWs)的柔性复合透明电极,并以此为基础实现了高性能柔性聚合物太阳能电池的制备。 基于银纳米线的柔性复合薄膜(APA)由银纳米线(AgNWs),聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和铝掺杂氧化锌(AZO)纳米粒子在低温下通过多层刮涂的方法制备。 APA透明复合薄膜在550 nm处透光率达到90.90%,面电阻低至13.01 Ω/sq,在柔性基底上具有很高的粘附性。 在透明的APA/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上制备的柔性聚合物太阳能电池(PSCs),能量转换效率达到5.47%。 而且以5 mm为曲率半径,经过1000次循环弯曲实验,电池的能量转换效率仅下降了14%。     

载银聚合物一维纳米结构的制备及其催化性能

首先以金属凝胶纤维为模板,通过自由基聚合制备了聚N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(PMBA)一维纳米结构,然后以还原剂处理聚合产物,使金属凝胶中的银离子(Ag~+)还原成单质银(Ag),得到了负载银纳米颗粒(Ag NPs)的聚合物一维纳米结构。采用透射电子显微镜(TEM)比较了不同还原方法对还原产物微观形貌的影响,借助X射线能谱分析(EDX)和衍射图证实了银的存在。所得到的负载Ag NPs的聚合物一维纳米结构可用于催化亚甲基蓝降解。     

聚丙烯酰胺-g-聚苯胺的导电水凝胶的制备及性能研究

通过两步聚合得到既具有良好力学强度又具有优良导电性能的聚丙烯酰胺-g-聚苯胺复合水凝胶.首先,丙烯酰胺和N-(4-氨苯基)丙烯酰胺在钴源γ-射线辐照下共聚形成聚丙烯酰胺水凝胶;然后,苯胺在具有微观多孔结构的聚丙烯酰胺凝胶中吸附,在过硫酸铵的作用下与凝胶的苯胺侧基发生接枝聚合,得到聚丙烯酰胺-g-聚苯胺水凝胶,并形成聚苯胺连续导电通道.改变辐照时间和辐照剂量率,所获得的聚丙烯酰胺水凝胶的凝胶分数随着辐照剂量的增加逐渐增大,而溶胀率随着辐照剂量的增加呈先增后减的趋势,表明凝胶的交联程度随辐照剂量呈规律性变化;辐照交联聚合的单体浓度对凝胶的性能,如溶胀率、微观结构和机械性能等也有影响.酸掺杂后,聚丙烯酰胺-g-聚苯胺复合凝胶的电导率达到9 S/m.     

聚乙烯醇/聚吡咯复合导电水凝胶应变传感器的制备及性能

以聚乙烯醇(PVA)为原料, 植酸(PA)和氨基-聚倍半硅氧烷(NH₂-POSS, NP)为交联剂, 通过冻融循环法制得PVA/PA/NP复合水凝胶, 再以其为模板, 通过吡咯的原位聚合制得PVA/PA/NP-PPy复合导电水凝胶, 克服了聚吡咯材料易脆、 疏水的特性, 进一步改善了水凝胶的导电性和灵敏性. 循环拉伸实验结果表明该水凝胶具有良好的自回复能力, 电导率高达7.53 S/m, 从I-V曲线可知其作为柔性可穿戴应变传感器的最高检测电流可达 9.029 mA, 灵敏度因子可达6.796, I-T曲线表明该传感器可以准确地通过电流信号变化来监测人体的各种微小运动.     

光化学合成P(DMAA-co-MMA)/Nano-SiO2复合水凝胶及其性能研究

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,Irgacure 2959为光引发剂,N,N′-二甲基双丙烯酰胺(Bis)为交联剂,利用紫外光引发自由基聚合制备了聚N,N′-二甲基丙烯酰胺(PDMAA)及P(DMAA-co-MMA)水凝胶,并通过加入少量表面改性后的纳米SiO₂对该水凝胶进行改性,制得了P(DMAA-co-MMA)/纳米SiO₂复合水凝胶,用FT-IR和SEM对产物进行了表征,同时研究该复合凝胶的溶胀动力学、消溶胀动力学、pH值响应性、离子强度等.该方法简便、快捷,大大缩短了聚合时间,合成过程仅需2-3 min.     

PAMPS/SiO_2杂化水凝胶的合成及电场敏感性研究

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为有机原料,正硅酸乙酯(TEOS)为无机原料,过硫酸钾为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过原位-凝胶水溶液聚合法合成了一系列不同二氧化硅含量和不同聚离子浓度的聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/二氧化硅杂化电场敏感性水凝胶.通过扫描电子显微镜(SEM)表征凝胶的结构,研究水凝胶在去离子水以及氯化钠溶液中的溶胀和消溶胀行为.结果表明,系列凝胶的平衡溶胀度介于224.9至325.6之间,复合凝胶的溶胀速率随TEOS用量的增加而降低;除理想杂化凝胶外,随着聚离子浓度的升高,凝胶在氯化钠溶液中的消溶胀速率逐渐减小.对凝胶的电场敏感性研究表明,当聚离子浓度大于氯化钠溶液浓度时,凝胶进一步溶胀,反之则消溶胀,其中杂化凝胶的再溶胀性能减弱,而消溶胀行为变得更为明显.同时制得的理想杂化凝胶,较纯有机凝胶具有更为理想的力学性能,最大抗压缩强度可达23.4 MPa.     

重金属离子敏感型聚合物胶体晶体的研究

以含有双硫键的二丙烯酰胱胺与双丙烯酰胺作为交联剂, 与单体丙烯酰胺紫外光引发聚合, 嵌入聚苯乙烯胶体晶体, 制备了聚丙烯酰胺胶体晶体水凝胶. 将水凝胶中双硫键打断形成巯基, 利用巯基可与重金属离子偶合的作用, 水凝胶体积收缩而改变胶体晶体中胶粒之间的距离, 根据胶体晶体带隙位移, 可分析水中重金属离子的浓度. 紫外可见光反射图谱表明, 胶体晶体带隙最大可蓝移约80 nm. 带隙移动与时间的关系曲线表明, 胶体晶体水凝胶对重金属离子有较好的灵敏度. 该体系可用于分析铅、锌等重金属离子.     

不同交联剂对甲基丙烯酸-β-羟乙酯/E-51双甲基丙烯酸酯聚合物水凝胶性能的影响

以水溶性单体甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)与大分子交联剂E-51双甲基丙烯酸酯(E-51-DMA)(质量比HEMA/E-51-DMA=90/10)为主要原料,分别引入了5种小分子交联剂:N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、二乙烯基苯(DVB)、双甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)、1,1,1-三(丙烯酰氧甲基)丙烷(TAP)和2,2,2-三(丙烯酰氧甲基)乙醇(TAE),采用本体聚合方法合成了5个系列的聚合物水凝胶.研究了小分子交联剂的类型及用量对水凝胶溶胀性能、杨氏模量以及有效交联密度ve和聚合物-水相互作用参数χ的影响,并比较了不同交联剂的交联效率.结果表明,随着小分子交联剂用量的增大,水凝胶平衡含水量EWC逐渐降低,聚合物体积分数2逐渐增大,反映聚合物网络结构的有效交联密度ve以及热力学参数聚合物-水相互作用参数χ值也随之增大.通过理论交联密度和有效交联密度的线性拟合,得到所选用的5种小分子交联剂在E-51-DMA10/HEMA90水凝胶体系中的交联效率,其顺序为DVB>EDMA>TAE>MBA≈TAP.     

聚吡咯及其复合热电材料研究进展

聚吡咯(PPy)以其环境稳定性好、低毒、可调的导电性等优点,在热电材料研究方面日益受到人们的关注。采用纳米结构导电聚合物或将有机导电聚合物材料与高导电性的碳纳米粒子进行复合制备聚合物/碳纳米粒子复合材料,可以有效地改善其热电性能。本文结合该领域近年来的研究进展,重点讨论了PPy及其复合热电材料的研究结果,对一维纳米结构PPy的制备也进行了论述。     

P(DMAA-co-AM)水凝胶制备及其固定α-淀粉酶研究

采用氧化还原引发体系,水溶液聚合法制备P(DMAA-co-AM)水凝胶,并以其作为载体固定α-淀粉酶。采用单一变量法研究交联剂(N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)用量、引发剂(过硫酸铵)用量、单体浓度和单体配比对凝胶性能的影响。以水凝胶的最大平衡溶胀度为指标,得出制备P(DMAA-co-AM)水凝胶的优化条件:交联剂用量为0.3%,引发剂用量为0.6%,单体浓度为20%,N,N′-二甲基丙烯酰胺与丙烯酰胺的摩尔比为2∶1。在优化条件下,采用原位聚合法固定α-淀粉酶,测定不同单体配比的P(DMAA-co-AM)水凝胶固定化α-淀粉酶的活性。     

pH敏感水凝胶聚甲基丙烯酸的超声合成

在超声作用下,以甲基丙烯酸为原料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,自由基引发聚合制备了pH敏感水凝胶聚甲基丙烯酸,采用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对水凝胶分子结构与性能进行表征.在此基础上,重点研究了超声合成对于水凝胶的溶胀性能、消溶胀性能等性质的影响.实验结果表明,超声作用下合成的聚甲基丙烯酸水凝胶溶胀动力学性能以及响应灵敏性均优于常规合成方法.     

聚乙二醇对PAMPS/PAM双网络水凝胶性能的影响

采用紫外光引发聚合制备了聚乙二醇(PEG)改性的聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/聚丙烯酰胺(PAMPS/PAM)双网络水凝胶.测定并比较了PEG改性前后双网络水凝胶的溶胀动力学以及单网络水凝胶中丙烯酰胺(AM)的吸收量;用扫描电子显微镜(SEM)观察了单网络水凝胶的结构;测定PEG改性前后双网络水凝胶的压缩及拉伸性能.结果表明,经PEG改性后的双网络水凝胶有较高的溶胀比;改性后单网络水凝胶更易吸收AM;改性后双网络水凝胶压缩形变率达到90%以上、拉伸形变率是未改性双网络水凝胶的2倍.     

单分散CdS纳米晶/PNIPAM复合水凝胶的制备及其温敏荧光特性

采用液体-固体-溶液法(LSS)制备单分散CdS纳米晶;通过自由基聚合制备单分散CdS纳米晶/聚N-异丙基丙烯酰胺(CdS/PNIPAM)复合温敏水凝胶.采用HRTEM、XRD、FTIR、DSC、PL等对CdS纳米晶、CdS/PNIPAM温敏复合凝胶的微观结构与性能进行了表征,变温荧光光谱研究了温度对凝胶荧光性能的影响.结果表明,CdS纳米晶粒径约为2.8 nm,单分散性良好;复合凝胶的荧光发射强度与环境温度存在一定的关联性,且呈可逆性.     

PAM/CS/GO水凝胶的制备及其吸湿行为

以丙烯酰胺(AM)为单体,壳聚糖(CS)与氧化石墨烯(GO)为功能组分,N,?N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过自由基聚合法制备PAM/CS/GO水凝胶.采用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)和万能试验机对水凝胶的结构与性能进行测试与表征.利用石英晶体微天平(QCM...     

一种高透明、可拉伸导电水凝胶的制备及其在电容传感器中的应用

导电水凝胶由于具备良好的电学特性、可调节的机械性能、易于加工性和生物相容性等,是制备柔性电子设备的理想基材。本文使用马来酸与丙烯酰胺作为共聚单体,氯化锂作为导电离子,N,N'-二甲基双丙烯酰胺作为交联剂,使用光引发剂,采用原位光聚合的方式制备了一种导电水凝胶。制得的水凝胶可见光透过率高达93%,最大拉伸形变~380%,导电率最大为12 S/m。鉴于其优异的综合性能,实验中使用导电水凝胶制备了电容传感器并应用于人体活动监测。结果表明,制备的导电水凝胶电容传感器对不同程度的手指弯曲形变和不同力度的手指触碰均表现出灵敏的响应行为,为未来可穿戴柔性电子产品的发展起到了一定的推动作用。     

基于银纳米线导电网络的电子纺织品

随着现代电子产品向微型化、集成化和柔性化的方向发展,以及人们对功能性、智能化和可穿戴纺织品需求的不断提高,电子纺织品(E-textiles)成为研究热点。银纳米线(AgNWs)具有高比表面积、导热、导电、透光、延展性、机械强度和柔性等优异性能,将AgNWs与纺织品结合具有制备步骤简单、易于集成、基本不影响织物的穿着舒适性、耐用性好、成本低、获得抗菌和防紫外功能等优势,是制备E-textiles的理想方法之一。本文首先介绍了共混法和后整理法这两种AgNWs导电纺织品的制备方法,然后介绍了近年来AgNWs在保暖纺织品、电热纺织品、柔性电子传感器、超弹性导电复合纤维、自供能纺织品等领域的研究进展。最后指出AgNWs在E-textiles领域存在的不足和未来的研究方向,以期为E-textiles的研究提供参考和借鉴。     

导电聚(3,4-二氧乙基噻吩)/无机纳米复合材料研究

本论文围绕制备导电聚合物PEDOT(聚3,4-二氧乙基噻吩)与无机氧化物及金属纳米复合材料的研究,探索了不同复合材料所表现的独特的电学、光学和结构等方面性质,并建立了一种无模板制备有机/无机一维纳微米结构复合材料的一步合成新方法,制备了具有core-shell结构的PEDOT/PSS-ZnO,PEDOT/PSS-Au复合纳米线,取得了以下创新性结果.     

腐植酸钠/聚丙烯酰胺/粘土杂化水凝胶的研究

以过硫酸钾为引发剂、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、丙烯酰胺单体和腐植酸钠、Laponite RD粘土为原料,用溶液聚合交联法合成了腐植酸钠/聚丙烯酰胺/粘土(SH-PAM-Clay)系列水凝胶.用场发射扫描电镜对其表面形貌进行了研究,并对水凝胶的吸水性和流变性能进行了测试和研究.结果表明这系列水凝胶都具有致密的网络结构和优良的吸水性能.     

P（DMAA-co—AM）水凝胶制备及其固定a-淀粉酶研究

采用氧化还原引发体系,水溶液聚合法制备P（DMAA-co-AM）水凝胶,并以其作为载体固定a-淀粉酶。采用单一变量法研究交联剂（N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺）用量、引发剂（过硫酸铵）用量、单体浓度和单体配比对凝胶性能的影响。以水凝胶的最大平衡溶胀度为指标,得出制备P（DMAA-co-AM）水凝胶的优化条件：交联剂用量为0．3％,引发剂用量为0．6％,单体浓度为20％,N,N’-二甲基丙烯酰胺与丙烯酰胺的摩尔比为2：1。在优化条件下,采用原位聚合法固定a-淀粉酶,测定不同单体配比的P（DMAA-co-AM）水凝胶固定化a-淀粉酶的活性。     

温度敏感水凝胶包覆长周期光纤光栅传感器研究

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂、安息香二甲醚(DMPA)为引发剂,利用紫外光引发聚合制备了一系列温度敏感性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶,并对其性能进行了测定.结果表明,PNIPAM水凝胶的平衡膨胀比随着交联程度的变化而改变.当交联程度适当时,水凝胶可具有最大的溶胀比.在此研究基础上,利用浸渍提拉法在长周期光纤光栅(LPFG)包层外制备了PNIPAM水凝胶薄膜包覆层.研究了得到的LPFG传感器对温度和湿度的响应性,该类型传感器表现出对温度的灵敏响应性.