一种简单廉价制备聚（3,4‑亚乙二氧基噻吩）‑聚（苯乙烯磺酸）纳米线的方法技术

一种用微米级模板构筑聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)纳米线的方法，具体步骤为：首先在基底上组装导电PEDOT:PSS薄膜，通过生长时间控制PEDOT:PSS的膜厚；并在PEDOT:PSS薄膜表面旋涂压印胶，通过旋涂控制压印胶的厚度；然后，采用纳米压印技术的边缘效应，利用微米级模板在压印胶表面诱导纳米结构；最后，利用各向异性等离子刻蚀技术把这种纳米结构转移到PEDOT:PSS薄膜上，从而实现了用微米级模板构筑高分辨率PEDOT:PSS纳米线。利用本方法制作的PEDOT:PSS纳米线，具有成本低廉、工艺简单、耗时短、分辨率高的特点。

A simple and inexpensive preparation of poly (3,4 ethylidene two 3-ethoxyl thiophene) poly (styrenesulfonate) method of nanowires

A micron template construction of poly (3,4 ethylidene two 3-ethoxyl thiophene) poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) nanowires method includes the steps of: firstly, assembly of conductive PEDOT:PSS thin films on the substrate by controlling the growth time of PEDOT:PSS film thickness; and the surface of rotating PEDOT:PSS thin film coated by nanoimprint lithography. Spin control stamping adhesive thickness; then, the edge effect by nanoimprint lithography, nanoimprint lithography in nanostructures induced by surface using micron template; finally, using anisotropic plasma etching technology to transfer the nanostructures on PEDOT:PSS films, so as to realize the construction of high resolution PEDOT:PSS nanowires with micron template. The PEDOT:PSS nanowire produced by the method has the advantages of low cost, simple process, short time consumption and high resolution.

【技术实现步骤摘要】
一种简单廉价制备聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线的方法
本专利技术涉及导电聚合物微纳加工领域，具体是一种涉及无需高分辨率模板，结合纳米压印和等离子刻蚀技术，制备高分辨率的导电聚合物纳米线的方法。
技术介绍
导电聚合物不仅是一种兼备了电学、光学和磁学性质的独特材料，而且具备优秀的机械加工性能，例如重量轻、容易加工、弯曲性好等特点，因而受人们的广泛关注。然而，传统的用于制备表面导电聚合物图案的方法，难以将高分辨率和低成本的方法结合在一起，因此，设计并实现一种能够将二者结合在一起的方法成为了一个急需攻克的难题。纳米压印技术是一种成本低、产量高的技术，这种技术基于在纳米尺度上使阻挡层聚合物机械变形。以导电聚合物或导电聚合物的混合物为阻挡层,己经可以用纳米压印技术图案化导电聚合物(J.Vac.Sci.Technol.B2001,19,487；Synth.Met.2001,121,1309)。然而，根据纳米压印的自身特点，直接压印方法仅适用于有玻璃化转变温度(Tg)或可以紫外引发交联的导电聚合物，这样导电聚合物的共混压印法受到一定的限制。Dong等人(Adv.Mater.2005,17,2736)利用纳米压印技术，在压印胶表面构筑纳米沟道，在纳米沟道处沉积导电高分子，最后洗脱压印胶体得到高分辨率的导电聚合物纳米线，避免了气体刻蚀对导电聚合物的损坏，其传感性能比传统的传感器体现出更优异的灵敏度。在纳米压印中，高分辨率的图案，一般情况下就得需要高分辨率的模板。然而，高分辨率的模板造价昂贵、制备手段复杂、制备过程耗时，这就限制了纳米压印在制备导电高聚合物纳米线中的应用[38]。本专利涉及的方法是一种新颖的结合纳米压印技术和等离子刻蚀技术制备高分辨率导电聚合物纳米线的方法。在这里，将压印胶旋涂在事先准备好的导电聚合物薄膜上，然后在压印胶表面进行纳米压印，利用压印过程中压印不完充满现象，用微米级模板诱导高分辨率纳米结构。双脊结构通过等离子刻蚀方法转移到下面的导电聚合物膜上，制备出高分辨率的导电聚合物纳米线。利用这种方法不仅可以保护导电聚合物的性能，而且还能利用廉价的大尺寸模板构筑出高分辨率的导电聚合物纳米线。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，提供了一种简单廉价制备聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线的方法。本专利技术克服了以往工艺中对高分辨率模板的依赖，利用廉价的微米级模板构筑出高分辨率的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线，可用于传感器、发光二极管及超级电容器等领域。本专利技术的技术方案如下：一种简单廉价制备聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线的方法，其特征在于具体步骤如下：(1)在基底表面生长聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜，薄膜厚度控制10～50nm；(2)在导聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜上旋涂压印胶，厚度控制30～300nm；(3)采用纳米压印技术，在一定压印温度下，用微米级模板在压印胶表面构筑纳米结构；(4)利用等离子刻蚀技术，把压印胶的纳米结构转移到聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)表面，制备出10～500nm的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线。其中，步骤(1)中基底包括硅片、氧化硅片、砷化镓片、石英片、导电玻璃片；步骤(2)中压印胶包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氨酷、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二丁烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯-丁二烯共聚物、聚对苯乙烯-聚氧化乙烯共聚物或ABS树脂；步骤(3)中一定的压印温度为比薄膜玻璃化转变温度高5～120℃；本专利技术有益的技术效果在于：(1)所用模板分辨率低，价格低廉，源于光刻技术所得；(2)低分辨率模板诱导有序的、高分辨率的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线；(3)制备时间短，工艺简单，产品收率高，可以连续化生产；(4)本专利技术也可扩展到其功能高分子纳米线的制备。附图说明图1示出了实施例4中，样品经过纳米压印和等离子刻蚀处理后的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线的原子力显微镜照片。具体实施方式实施例1：首先将聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)喷涂在1×1cm2表面附有二氧化硅层的硅片表面，形成薄膜，薄膜厚度为20nm。旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)于聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜表面，PMMA膜厚控制为150nm。在PMMA表面实施纳米压印，压印时间为5min、压印压力40Bar、压印温度160℃，压印模板为微米尺寸硅模板(条带高度500nm、条带宽度3μm、条带间隔1μm)。压印结束后，得到尺寸小于模板的PMMA双脊结构。然后利用等离子刻蚀技术将PMMA结构转移到聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)表面，刻蚀条件为：O2流量为0.05L/min，腔体的压力为9mTorr，刻蚀的功率为50W，刻蚀的时间为90s，得到430.7nm的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线。实施例2：首先将聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)喷涂在1×1cm2表面附有二氧化硅层的硅片表面，形成薄膜，薄膜厚度为20nm。旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)于聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜表面，PMMA膜厚控制为35nm。在PMMA表面实施纳米压印，压印时间为5min、压印压力40Bar、压印温度160℃，压印模板为微米尺寸硅模板(条带高度500nm、条带宽度3μm、条带间隔1μm)。压印结束后，得到尺寸小于模板的PMMA双脊结构。然后利用等离子刻蚀技术将PMMA结构转移到聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)表面，刻蚀条件为：O2流量为0.05L/min，腔体的压力为9mTorr，刻蚀的功率为50W，刻蚀的时间为100s，得到117.3nm的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线。实施例3：首先将聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)喷涂在1×1cm2表面附有二氧化硅层的硅片表面，形成薄膜，薄膜厚度为20nm。旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)于聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜表面，PMMA膜厚控制为35nm。在PMMA表面实施纳米压印，压印时间为5min、压印压力40Bar、压印温度160℃，压印模板为微米尺寸硅模板(条带高度500nm、条带宽度3μm、条带间隔1μm)。压印结束后，得到尺寸小于模板的PMMA双脊结构。然后利用等离子刻蚀技术将PMMA结构转移到聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)表面，刻蚀条件为：O2流量为0.05L/min，腔体的压力为9mTorr，刻蚀的功率为50W，刻蚀的时间为110s，得到100.5nm的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线。实施例4：首先将聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)喷涂在1×1cm2表面附有二氧化硅层的硅片表面，形成薄膜，薄膜厚度为20nm。旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)于聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜表面，PMMA膜厚控制为35nm。在PMMA表面实施纳米压印，压印时间为5mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种简单廉价制备聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)纳米线的方法，其特征在于具体步骤如下：(1)在基底表面生长聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)薄膜，薄膜厚度控制10～50nm；(2)在聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)薄膜上旋涂压印胶，厚度控制30～1000nm；(3)采用纳米压印技术，一定压印温度下，用微米级模板在压印胶表面构筑纳米结构；(4)利用各向异性等离子刻蚀技术，把压印胶的纳米结构转移到聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)表面，制备出10～500nm的聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种简单廉价制备聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线的方法，其特征在于具体步骤如下：(1)在基底表面生长聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜，薄膜厚度控制10～50nm；(2)在聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜上旋涂压印胶，厚度控制30～1000nm；(3)采用纳米压印技术，一定压印温度下，用微米级模板在压印胶表面构筑纳米结构；(4)利用各向异性等离子刻蚀技术，把压印胶的纳米结构转移到聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)表面，制备出10～500nm的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)纳米线。2.根据权利要求1所述的一种简单廉价制备聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：石刚，车友新，李赢，王大伟，倪才华，桑欣欣，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32