导电各向异性光控可调Janus纳米带阵列膜的构筑及性质研究

Novel Janus nanobelts array membranes with light-controllable anisotropically electrical conduction are proposed. These materials not only have the property of type II anisotropically electrical conductive membranes, but the electrically conductive anisotropy of them is also tunable by external illumination. Because the Janus nanobelts that construct the array membranes have peculiar structure of two functional domains, the light-controllability of electrically conductive anisotropy of the array membranes is variable when photoconductive materials are added into different functional domains of the Janus nanobelts. In this proposal, the Janus nanobelts array membranes respectively possess light-controllable conductivity in conductive direction, light-controllable conductivity in insulative direction and light-controllable conductivities in both conductive and insulative directions will be constructed. The influence factors that affect the performance of the above materials will be investigated in detail, and the influence mechanisms will be clarified. Detailed construction technology for Janus nanobelts array membranes with light-controllable anisotropically electrical conduction will be established. The above materials can not only serve as interconnect materials for electron components, but also endow light-controllability of electrical conduction amoung the electron components, leading to the broad application prospects of them in future control circuits. The novel materials will supply new ideas and material bases for the development of nanotechnology, electronic science and technology, and etc.

本项目中提出了一种新颖的导电各向异性光控可调Janus纳米带阵列膜材料，该材料不仅具有II型各向异性导电膜的特性，还可以通过外部光照调控其导电各向异性。由于组成阵列膜的Janus纳米带具有特殊的两功能区结构，将光电导材料加入到Janus纳米带的不同功能区中可使阵列膜具有不同的导电各向异性光控可调性。本项目中将构筑导电方向电导率光控可调的Janus纳米带阵列膜、绝缘方向导电性光控可“开-关”的Janus纳米带阵列膜以及导电和绝缘方向电导率均光控可调的Janus纳米带阵列膜，我们将详细研究各影响因素对上述材料性能的影响，并阐明其影响机制，建立导电各向异性光控可调Janus纳米带阵列膜的详尽构筑技术。所提出的上述材料不仅可以作为电子元器件的互联材料，还可以实现元器件之间导电性质的光控可调性，将在未来控制电路等领域有广阔的应用前景，为纳米技术及电子科学技术等领域的发展提供新的思路和物质基础。

近年来，导电各向异性材料的研究和发展受到了越来越多的关注，特别是对于II型各向异性导电膜的研究被认为是一项有发展的研究课题。光电导材料因其具有在光照下可变的导电性这一特殊性质，具有重要的应用价值。单一组分的光电导材料在制备成器件时往往受到很多限制，将光电导材料与有机高分子材料制备成复合材料可以同时具备光电导特性及有机高分子材料的易加工性和柔性等特性。本论文创新性的将光电导材料和各向异性导电膜结合到一起，获得了几种导电各向异性光控可调的各向异性导电膜材料。.通过将光电导材料引入到Janus纳米带的不同功能区中，可以使所得到的Janus纳米带阵列膜具有不同的光响应性质。利用电纺技术构筑了[Cu-Pc/PANI/PMMA/PEO]//[PMMA/PEO] Janus纳米带阵列膜；[PANI/PMMA/PEO]// [Cu-Pc/PMMA/PEO] Janus纳米带阵列膜；[TiO2/PANI/PMMA/PEO]//[Cu-Pc/PMMA /PEO]和[Cu-Pc/PANI/PMMA/PEO]//[TiO2/PMMA/PEO] Janus纳米带阵列膜。研究表明，通过在Janus纳米带阵列膜中的导电功能区中引入光电导物质，可以使阵列膜在合适的外部光照下，其X方向的导电性增大，而Y方向的导电性几乎不变，即实现了Janus纳米带阵列膜X方向导电性的光控可调性。将光电导物质加入到Janus纳米带的绝缘功能区中，可以使该纳米带阵列膜的Y方向具有导电性的光控可调性。即可以通过施加合适的外部光照，使在暗环境中Janus纳米带阵列膜原本绝缘的Y方向的导电性提高，从而调低阵列膜的导电各向异性。将有效激发波长不同的两种光电导材料分别加入到Janus纳米带阵列膜的导电和绝缘功能区中，通过施加不同波长的外部光照，可以分别调控Janus纳米带阵列膜的X方向和Y方向的导电性。本研究有助于为各向异性导电膜材料和光电导材料的发展提供新的路线和技术支持，为未来纳米技术、纳米器件及相关技术领域的发展提供新的物质基础。