光電功能材料課程--展示頁(yè)
2024-10-15 15:33本頁(yè)面
【正文】 Franklin 將一匙油滴在半英畝的池塘水面上鋪展開(kāi)?！?光電功能材料 》 14 肖 立新 電話： 62754990 手機(jī)： 13661203115 Email: xiaolx/ 4. 光電功能薄膜的制備（ 2*1課時(shí)） . LB膜 . 自組裝 . 印刷及旋涂成膜 . 真空成膜 . 其他 (電化學(xué) ,光交聯(lián) ) LB膜 1. LB膜技術(shù) 2. LB膜成膜原理 3. LB膜的結(jié)構(gòu)類型及淀積方法 4. LB膜技術(shù)的特點(diǎn) LangmuirBlodgett 薄膜 ? LangmuirBlodgett (LB) 膜是一種有序薄膜。 ? LB膜技術(shù)可在分子水平上精確控制薄膜厚度。 ?1890年 第一次提出單分子膜概念。及其學(xué)生 一起建立了一種單分子膜的制備技術(shù)，并成功將單分子層膜轉(zhuǎn)移沉積到固體底物之上 。 LB膜技術(shù) ? 所謂 LB膜是指將含有親水基和疏水基的兩性分子在水面上形成的一個(gè)分子層厚度的膜（即單分子膜）以一定的方式累積到基板上的技術(shù)，累積于基板上的膜稱為 LB膜。 反之 ， 高表面張力的液體預(yù)期不能在具有低表面張力的液體上展開(kāi) ? 由于表面成膜物稱重很不方便 ， 所以制備 LB膜的一般方法是將極其微量的成膜材料溶于揮發(fā)性溶劑中 ， 然后滴于亞相表面上 ， 展開(kāi)成膜 。這種揮發(fā)性溶劑在亞相水面上的展開(kāi)系數(shù)必須大于零 ， 才能使鋪展得以進(jìn)行 。 LB膜槽示意圖 LB膜成膜過(guò)程 LB膜種類 X型 Y型 Z型 y型沉積 (基片 — 頭 — 尾 — 頭 — 頭 … )基片在上升和下降時(shí)均可掛膜 .所得 LB膜的層與層之間是親水面與親水面 ,疏水面與疏水面相接觸 .這種形式最為常見(jiàn) . z型沉積 (基片 — 頭 — 尾 — 頭 — 尾 … )與 x— 型膜相反 ,基片上升時(shí)掛膜 ,下降時(shí)不掛 .要求基片表面為親水性的 x型沉積 (基片 — 尾 — 頭 — 尾 — 頭 … )，基片只在下降時(shí)掛上單分子膜 ,而在上升時(shí)不掛膜 .所得膜特點(diǎn)是每層膜的疏水面與相鄰的親水面接觸 .所用基片表面應(yīng)是疏水性的 . LB膜的結(jié)構(gòu)類型 LB層狀膜的結(jié)構(gòu) ~ 10 nm Head to head Tail to tail Head to tail Tail to head X Y Z 典型的 LB膜材料及有序單分子層的形成 ? LB成膜材料必須具有雙親基團(tuán) （ 也稱作兩性基團(tuán) ） ，即親水基團(tuán)和疏水基團(tuán) ， 而且親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的比例應(yīng)比較合適 。 ? 正是這種既親水又疏水的特殊的 LB膜材料 ， 才能夠保持 “ 兩親媒體平衡 ” 狀態(tài) ， 它可以在適當(dāng)?shù)臈l件下鋪開(kāi)在液面上形成穩(wěn)定的單分子膜 ， 而又不凝聚成單獨(dú)的相 ， 從而可以直接淀積于基板上形成 LB膜 。 常見(jiàn)的親水基和疏水基 ? 親水基： — COOK — SO3Na — COONa —SO3Na — N(胺 ) — COOH — OH等 ? 疏水基： — CH2— — CH2=CH— — CH2—CO— CH2— — CF2— — CF3等 ? 先將兩性成膜材料溶解到諸如氯仿等有機(jī)溶劑中 ，再將其滴注到亞相液面上 ， 待亞相液面上的溶劑揮發(fā)后 ， 具有雙親基團(tuán)的分子便留在液面上 。我們定義表面壓為純?nèi)軇┑谋砻鎻埩?r0與沉積了膜后的表面張力 r之差。 表面電勢(shì) ? 表面電勢(shì)是指液體表面和金屬探針表面之間的 Volta電勢(shì)差。 ? ① 氣態(tài)膜 ? 在此狀態(tài)下 ， 每個(gè)分子所占的面積很大 ， 分子自由地浮動(dòng) ， 大多數(shù)分子平躺在亞相表面上 ， 彼此間沒(méi)有多大作用力 ， 分子之間互相孤立 ， 呈二維氣體狀態(tài) 。 理想的 π A等溫曲線 ? ② 液態(tài)膜 ? 隨著擋板對(duì)單分子層的擠壓 ， 表面積縮小 ， 分子間作用力逐漸增加 ， 壓縮使氣態(tài)膜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎S液態(tài)膜 。 其 π A曲線外推到 π 為零時(shí)的面積比分子的實(shí)際橫截面積大 ， 結(jié)構(gòu)上具有一定的松散性或無(wú)組織性 。 ? ③ 固態(tài)膜 ? 在此狀態(tài)下 ， 單分子層中的分子盡可能的靠近 。 此時(shí)的膜就是 LB膜 ， 是我們所需要的單一 、 均勻的分子膜 。 最終會(huì)導(dǎo)致 π A曲線拐折或斷裂 ，密集排列的單分子層崩潰 ， 有可能凝聚成核至核體 ，或者形成雙分子層或多分子層 。通過(guò)分析 π A曲線在各個(gè)狀態(tài)時(shí)的表面壓，就可以確定單分子層累積的最佳表面壓，獲得完整、均一、無(wú)缺陷的單分子層。 （ 1）垂直提拉法 ? 利用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械裝置，將固體（如玻璃載片）垂直插入水面，上下移動(dòng)，單分子膜就會(huì)附在載片上而形成一層或多層膜。同時(shí)將擋板置于固體載片兩側(cè)，提拉固體載片。它可以很好地保留分子在液面上的凝聚態(tài)和取向。 LB膜技術(shù)的缺點(diǎn) ? （ 1） 由于 LB膜淀積在基片上時(shí)的附著力是依靠分子間作用力 ， 屬于物理鍵力 ， 因此膜的機(jī)械性能較差； ? （ 2） 要獲得排列整齊而且有序的 LB膜 ， 必須使材料含有兩性基團(tuán) ， 這在一定程度上給 LB成膜材料的設(shè)計(jì)帶來(lái)困難； ? （ 3） 制膜過(guò)程中需要使用氯仿等有毒的有機(jī)溶劑 ，這對(duì)人體健康和環(huán)境具有很大的危害性； ? (4)制膜設(shè)備昂貴，制膜技術(shù)要求很高。 極弱 （無(wú)膜） 弱 （不穩(wěn)定的膜） 強(qiáng) （用 C16可有穩(wěn)定的膜） 極強(qiáng) （ C16化合物溶解） 烴 － CH2I － CH2Br － CH2Cl － NO3 － CH2OCH3 － C6H4OCH3 － COOCH3 － CH2OH － COOH － CN － CONH2 － CH=NOH － C6H4OH － CH2COCH3 － NHCONH2 － NHCOCH3 － SO3－ － OSO3－ － C6H4SO4－ － NR3+ 兩親性分子中的功能基團(tuán)與水的親合力 2. 溶劑的選擇 ? 化學(xué)惰性，不與成膜物質(zhì)和亞相反應(yīng)； ? 對(duì)成膜物質(zhì)有足夠的溶解能力； ? 不溶解于亞相； ? 揮發(fā)速度適中； ? 具有相對(duì)較低的密度； ? 高純度 。 4. 基片 ? 常用的基片有石英玻璃、硅片、 CaF2 片、云母片、 ITO導(dǎo)電玻璃、不銹鋼片、半導(dǎo)體基片和鉑、金等金屬片。 LB膜的應(yīng)用： 電子束刻蝕、潤(rùn)滑材料、分子導(dǎo)線和二維導(dǎo)電膜、 超薄絕緣膜、 液晶器件（鐵電液晶的表面取向）、光電轉(zhuǎn)換膜（分子電池和分子開(kāi)關(guān)）、電光轉(zhuǎn)換膜（電致發(fā)光平板彩色顯示器）、光致變色膜（高密度
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