溶剂散逸自组装制备电场响应的光子学薄膜

电力传输线路中电压、电流脉动的实时监测一直是电力工业的难题。本课题将以此为背景，研制一种具有电场响应特性的光子学薄膜，它随着外加电场的变化薄膜的结构产生规律性变化，因此，可以通过测量光子学薄膜对光的衍射或反射变化实时监测线路电场中电压、电流脉动，将为解决这个难题奠定实验和理论基础。研究中拟选用具有电活性的高分子材料（如聚苯胺、聚二茂铁硅烷等），采用溶剂散逸自组装法将其制备成光子学薄膜，这种方法简单、成本低廉；研究光子学薄膜结构随外加电场的变化规律；研究光子学薄膜结构改变对可见光的衍射角或反射角改变的定量关系；构建光子学薄膜的结构与光子传输及电场变化的理论模型。这种光子学薄膜的制备将为电场传感器的研究提供新的解决方案。

电力传输线路中电压、电流脉动的实时监测一直是电力工业的难题。本课题以此为背景，研制具有电场响应特性的光子学薄膜，它随着外加电场的变化薄膜的结构产生规律性变化，因此，可以通过测量光子学薄膜对光的衍射或反射变化实时监测线路电场中电压、电流脉动，将为解决这个难题奠定实验和理论基础。本课题选取了多种材料作为电场响应光子学薄膜的基础物质并进行了性质研究，最终确定了聚苯胺/聚氨酯嵌段聚合唔体系作为有效的响应体系。.研究中利用溶剂散逸自组装法制备了聚己内酯（PCL）有序多孔膜。改变蒸发溶液的体积可得到具有透光性的有序贯通膜，并对该膜喷金后在银溶液中置换得到了有序银网阵列膜。实验表明这种银网阵列不仅能够导电，而且比聚己内酯阵列膜具有更高的透光性。.通过溶剂散逸自组装法制备了聚苯乙烯（PS）有序多孔膜。将有PS序多孔膜上层剥离后附着在可收缩性高分子表面，并对该膜进行离子溅射。除掉有序多孔膜后在可收缩膜上留下了有序的金属圆盘阵列。经过收缩，有序阵列不仅光学性质发生了改变，而且实现了导电的各向异性。.采用界面法合成了聚苯胺-聚氨酯（PANI-PU）嵌段聚合物，并且采用“溶剂散逸自组装法—模板法”将该嵌段聚合物制备成光子学薄膜。研究了掺杂酸浓度、氧化剂浓度、聚氨酯浓度对PANI/PU纳米复合物的电阻的影响规律。研究了PANI/PU光子学薄膜随电场变化而发生机械形变的规律，实现了电场信号向光学信号的转变。结果表明，PANI-PU在通电后，聚苯胺的本征态向氧化态转变的过程实现了电能向机械能的转变。这种光子学薄膜的制备将为电场传感器的研究提供新的解决方案。