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聚苯乙烯-b-聚(2-乙烯基吡啶)-b-聚环氧乙烷三嵌段共聚物的的垂直取向调控开题报告

 2020-05-22 09:05  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

因易于制备规整有序结构和小于50纳米的特征尺寸,嵌段共聚物的自组装受到越来越多的关注。为了充分发挥嵌段共聚物的优势,已经开发了制备具有大面积有序纳米结构的薄膜被提上日程。控制微相分离的有序性[1]、取向的各种方法,如溶液浇铸[2]、剪切场[3]、电场[4]、表面图案[5],图案化基底,溶剂退火,在旋涂中快速蒸发。在这些方法中,在旋涂过程中快速溶剂挥发是最方便、最快速的路线,因此在许多应用中具有很大的潜力。例如,russell及其同事报道了一条快速路径,利用不对称的聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯嵌段共聚物使得圆柱形纳米孔道可以定向垂直于表面,六方图案的薄膜可以作为制备有序的高密度阵列的无机氧化物或半导体纳米结构的模板。

虽然ab型嵌段共聚物在纳米光刻技术[6-7]中的作用是显著的,但二嵌段共聚物薄膜只能组装少量的微相分离结构。对于三个不同的嵌段连接形成的abc三嵌段共聚物,微相分离结构的多样性显著增加。嵌段共聚物为分子设计提供了可能性,可以制造更复杂的和有价值的纳米功能材料。根据理论研究,三嵌段共聚物与二嵌段共聚物相比,另一个重要优势是如果中间嵌段优先作用基底和尾部嵌段具有较低的表面能,没有任何外部作用情况下可以形成垂直取向。虽然由于化学的复杂性增加,三嵌段共聚物可能比二嵌段共聚物具有更多功能化,但目前这些材料在文献中很少有研究。最近,hillmyer和同事从abc三嵌段共聚物制备亲水性纳米孔或通道的纳米多孔聚合物整体柱[8]。bang 等人报告了一个非常有用的abc三嵌段共聚物自组装合成,并获得无缺陷的纳米多孔薄膜。

另一方面,对于半结晶共聚物[9-10],结晶与相分离将影响形貌,从而影响有序纳米图案的薄膜的应用。超薄(厚度低于100 nm)聚合物薄膜,薄膜的厚度将对微相分离和结晶产生有力的约束和诱导。然而,很少有关于有序的微相分离的格局的形成和抑制超薄薄膜的结晶的精确控制的研究被报道出来。此外,与无定形的abc三嵌段共聚物相比,很少有文献涉及含有一个或多个结晶成分的abc三嵌段共聚物薄膜。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

用(聚苯乙烯-b-聚(2-乙烯基吡啶)-b-聚(环氧乙烷)即PS-b-P2VP-b-PEO溶解于氯仿,而后用KW-4A型台式匀胶机将配制好的溶液旋涂于1.5mm#215;1.5mm的硅片上。接着把旋涂好的薄膜片切成小片,在装有退火溶剂的容器中进行退火,之后将其分别放入乙醇中,在50℃的水浴中溶胀一定时间。最后用SEM进行表征,表征确认所得薄膜的表面合格后,对其进行截面处理,并用SEM进行表征。

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