氧化釩-定向碳納米管復(fù)合膜的制備與特性研究.pdf

1、自然界中，偏振光廣泛存在。利用偏振光可在沙塵、水下等特殊條件下成像、導(dǎo)航，甚至用于診斷癌細(xì)胞等。奇妙的是，很多動物進(jìn)化出了感知入射偏振信號的能力，如蜜蜂通過感知紫外偏振光導(dǎo)航，螳螂蝦利用偏振光在水下辨別方向等?？上祟悰]有該感知力。然而，一些微納功能薄膜有望賦予人類該感知力，如“面內(nèi)”定向的碳納米管薄膜。由于碳納米管的分散及排列較難，而單根碳納米管與光子弱相互作用，所以關(guān)于定向碳納米管薄膜偏振成像的相關(guān)研究報(bào)道較少。然而，由于碳納米管溫

2、度熱敏系數(shù)較低等原因，所以本文希望通過其與熱敏材料復(fù)合來實(shí)現(xiàn)偏振響應(yīng)。在眾多熱敏材料中，氧化釩由于綜合性能較好而備受業(yè)界關(guān)注。本論文的主要研究內(nèi)容是氧化釩-定向碳納米管的復(fù)合薄膜的制備與性能研究。
　　首先，優(yōu)化了制備氧化釩薄膜的工藝參數(shù)。采用溶膠-凝膠法，在不同反應(yīng)溫度和退火時(shí)間條件下制備了不同的氧化釩薄膜。對溶膠化學(xué)結(jié)構(gòu)及相關(guān)薄膜的電學(xué)、光學(xué)性能等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究優(yōu)化了兩個(gè)工藝參數(shù)對所制備薄膜形態(tài)及性能的影響：（a)不同溶

3、膠的反應(yīng)溫度：反應(yīng)溫度條件為110℃時(shí)，更利于氧化釩溶膠網(wǎng)絡(luò)（O=V-O-V=O)的生成。與其它反應(yīng)溫度制得的薄膜相比，相應(yīng)薄膜具有最低的電阻（5.5-8.5 MΩ)，且 TCR較高，有更低的紅外波段透過率；（b)不同的退火時(shí)間：與其它退火時(shí)間制得的薄膜相比，退火時(shí)間1h，電阻較低（13-32 MΩ)，TCR較高，且在紅外波段吸收率較高。退火時(shí)間宜介于0.5-2小時(shí)。
　　其次，在優(yōu)化了氧化釩溶膠的制備工藝的基礎(chǔ)上，通過溶膠-凝膠

4、法，使功能化碳納米管與氧化釩相復(fù)合，制備氧化釩-隨機(jī)取向碳納米管復(fù)合薄膜。與單純的氧化釩薄膜相比，氧化釩-碳納米管復(fù)合膜的方阻和光學(xué)帶隙減小，而電阻溫度系數(shù)和光吸收率相應(yīng)增大，而且，復(fù)合膜還具有更高的載流子迀移速率。
　　最后，采用新穎的吹泡法，將碳納米管定向排列。然后，在基于前述已經(jīng)優(yōu)化了的氧化釩溶膠制備工藝及復(fù)合薄膜性能的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)的旋涂法將定向的碳納米管轉(zhuǎn)移至已經(jīng)旋涂有氧化釩溶膠的基底上并進(jìn)行退火處理，制備氧化釩-定向