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采用水热法在聚酰亚胺薄膜上制备纳米ZnO文献综述

 2020-04-18 08:04  

文 献 综 述

1.聚酰亚胺简述

聚酰亚胺(英语:Polyimide,PI)是指主链上含有酰亚胺环(-CO-NH-CO-)的一类聚合物,包括脂肪族和芳香族聚酰亚胺两大类,其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺是一种性能优良的特种工程塑料,也是迄今为止耐热等级最高的高分子材料。在美国化学文摘的主题汇选集中,只有6种聚合物被单独列题,而聚酰亚胺就是其中之一。近来,各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。可见,这类材料在技术和商业上具有重要价值。

薄膜是聚酰亚胺材料应用中最主要的商品之一,同时也是开发度最高的产品之一。聚酰亚胺薄膜是目前耐高温性最好的有机膜,并且具有优秀的电气性能及耐辐射性能。在信息的产业。电子电气工业、航空航天工业的飞速发展中,聚酰亚胺无疑起到的举足轻重的作用。PI薄膜主要应用市场有挠性印制电路板、自粘带、亚敏胶带、电线电缆绝缘等。近年来,以柔性显示器、有机发光二极管、柔性太阳能电池为代表的柔性电子器件成为研究人员的关注重点,PI作为柔性衬底有着显著的优势:可弯曲、厚度薄、重量轻、节能,甚至可以弯曲折叠,携带便利。但PI的表面化学活性低且表面光滑,对于ZnO的附着能力差,因此需对薄膜进行表面改性,常用酸碱处理、等离子处理等方法对PI薄膜进行表面改性,使膜在不改变整体性能的前提下对增大表面能、提高薄膜粘附力。

2.氧化锌及氧化锌纳米棒简述

氧化锌是一种多功能性的新型无机材料,其颗粒大小约在1~100纳米,是一种重要的直接带隙宽禁带氧化物半导体材料。纳米ZnO不仅拥有能带带隙3.37 eV、高达60 meV激子束缚能,还有卓越的化学热稳定性以及在紫外光区域间发生的各种激子的发射及复合。ZnO的导热性能好,化学性质稳定,因具有优异的光电性能和电致发光性能,且材料来源十分丰富,使其在太阳能电池、表面声波器件、发光二极管、紫外激光器、纳米发电机、场发射显示器等领域具有广泛的应用前景。纳米氧化锌在纺织、涂料等领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。

氧化锌具有较低的介电常数和高的机电耦合系数,因而ZnO薄膜是良好的压电材料,可制备何种压电传感器。ZnO薄膜有高度c轴取向结构以及平坦的表面,这能使ZnO薄膜提高声电转换效率。氧化锌的良好高频特性也使其在高频滤波器、光导波等领域有广阔的应用前景。

由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景,因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。在纳米材料体系中,一维ZnO纳米材料应用广泛,氧化锌纳米棒阵列是一种重要的一维的氧化锌纳米结构,与零维纳米结构的氧化锌相比,其奇特的光学、磁学等理化性能应用更为广泛。氧化锌纳米棒阵列主要应用发电器、紫外探测器、光催化等领域。

3.氧化锌纳米棒制备的研究

由于氧化锌纳米棒优异的光学性能,再加上本身是一种无毒、廉价的材料,因此对氧化锌纳米棒为研究的焦点。目前来看,氧化锌纳米棒的制备主要以以下几种方法为主:气相法、液相法、固相法等。2001 年Huang等成功用化学气相沉积法制备了氧化锌纳米线,Li等利用电化学沉积法制备出直径15~90nm 取向性的氧化锌纳米线阵列。但是上述需要使用精密的实验仪器,对设备、制备条件要求高。2001年Vayssieres等首次将化学水浴法用于制备氧化锌纳米棒的制备,化学水浴法是从水热法衍生而来,无需其他的模板和复杂的设备,还能克服纳米棒的径向生长。因此这成为研究人员的关注焦点,在加入表面活性剂可以得到更高长径比的纳米棒,但这样也不是最优,而影响的因素也主要有以下几点:种子层、生长温度、活性剂浓度、PH值、生长液的更换次数。

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