一种基于硅模板构建具有多级形貌的聚吡咯薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于硅模板构建具有多级形貌的聚吡咯薄膜的方法。其制备过程包括：首先将PDMS预聚体和交联剂的混合物浇筑于硅模板上，加热固化得到具有硅模板图案的PDMS印章，然后在其表面沉积一定厚度的聚吡咯(PPy)薄膜，可得到具有多级皱纹结构的PPy薄膜。通过调整不同的反应时间可得到不同表面形貌的PPy薄膜，反应时间越长，所得到的皱纹周期越大。本发明专利技术方法克服了之前制备过程复杂，过程可控性差的缺点。本发明专利技术利用简单的操作方式，得到了导电聚合物的多级形貌，避免了之前光刻等图案化发法操作复杂、花费高昂、图案不均匀、小面积等缺点。

A method of constructing polypyrrole film with multilevel morphology based on silicon template

The invention discloses a method for constructing polypyrrole film with multi-stage morphology based on silicon template. The preparation process includes: firstly, the mixture of PDMS prepolymer and crosslinking agent is poured on the silicon template, then the PDMS stamp with the pattern of silicon template is obtained by heating and curing, and then the polypyrrole (PPy) film with a certain thickness is deposited on the surface of the PDMS stamp. The longer the reaction time, the larger the wrinkle cycle. The method overcomes the defects of the prior preparation process and the poor controllability of the process. The invention obtains the multistage morphology of the conductive polymer by using a simple operation mode, avoiding the disadvantages of complex operation, high cost, uneven pattern, small area and the like of the previous patterning method such as lithography.

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅模板构建具有多级形貌的聚吡咯薄膜的方法
本专利技术涉及具有多级皱纹结构聚合物薄膜的制备。
技术介绍
具有表面图案化聚吡咯薄膜材料已引起了人们的广泛关注并且也被广泛地应用于人们的生活中，如超疏水材料及柔性电子器件等。传统的方法制备的PPy薄膜一般只能具有二级结构，这限制了其应用范围，如果能够获得具有多级结构的表面图案化的PPy薄膜，就能有效的增加PPy薄膜的比表面积，进而可以拓展其应用领域。近年来，通过模板复制制备出具有多级结构的PPy薄膜的方法吸引了人们广泛的关注，因其操作简便，便于大面积制备且具有一定的可控性而受到越来越多的重视。
技术实现思路
针对上述现有技术，一种基于硅模板构建具有多级形貌的聚吡咯薄膜的方法。本专利技术选用复制有硅模板图案的PDMS为基底，然后在其表面沉积一定厚度的PPy薄膜，从而得到具有多级皱纹形貌PPy薄膜。通过调节反应时间，可得到具有不同表面形貌的PPy薄膜材料。本专利技术利用简便快捷的操作方式成功实现了大面积制备具有多级皱纹结构的PPy薄膜的方法，从而避免了复杂繁琐的操作步骤，较长的制备时间与高昂的设备以及实验耗材的损耗。为了克服现有技术问题，本专利技术提出的一种基于硅模板构建具有多级形貌的聚吡咯薄膜的方法，包括以下步骤：步骤一：将PDMS预聚体与交联剂按照质量比为10:1混合后，倒入离心管中，搅拌形成均匀的混合物；步骤二：将PDMS预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理1h后倒入放有硅模板的方形容器中，并均匀地分布；步骤三：将倒入容器中的预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70℃下加热固化4h，制得有硅模板图案的PDMS印章；步骤四：按照质量体积比为6.5～7.0mg/ml将吡咯单体溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液A，按照质量体积比为30～35mg/ml将氯化铁溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液B；步骤五：将步骤四制得的溶液A转移至盛放有PDMS印章的培养皿中，然后加入步骤四制得的溶液B，其中，溶液A与溶液B的体积比为1:1，均匀混合后放入温度为2～5℃的冰箱内反应30min-7h；步骤六：反应结束后从冰箱中取出容器，倒去残余液体，并用蒸馏水冲洗干净，干燥，最后得到具有多级皱纹结构的聚吡咯薄膜。本专利技术最终所得聚吡咯薄膜的皱纹周期与步骤五中的反应时间成正比。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种大面积制备具有多级皱纹结构的聚吡咯薄膜的方法，通过简单的控制反应时间，可制备出具有不同表面形貌的PPy薄膜，具有简单、快捷、重复性好等特点，避免了制备过程复杂、设备昂贵、效率低等缺点，在表面疏水材料，微电路的构筑等领域有潜在的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1得到的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片；图2为本专利技术实施例1得到的聚吡咯薄膜的SEM图片；图3为本专利技术实施例2得到的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片；图4为本专利技术实施例2得到的聚吡咯薄膜的SEM图片。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本专利技术进行解释说明，并不用以限制本专利技术。实施例1：一种基于硅模板构建具有多级形貌的聚吡咯薄膜的方法，包括以下步骤：步骤一：将PDMS预聚体与交联剂按照质量比为10:1混合后，倒入离心管中，用玻璃棒搅拌形成均匀的混合物；步骤二：将PDMS预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理1h后倒入放有硅模板的方形容器中，并使之在培养皿中均匀地分布；步骤三：将倒入培养皿中的预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70℃下加热固化4h，制得具有硅模板图案的PDMS印章；步骤四：将0.2013g的吡咯单体溶解在30ml的盐酸中，而后将0.9732g的氯化铁溶解在30ml的盐酸中，并超声混匀；步骤五：先将制备好的吡咯溶液转移至具有硅模板图案PDMS印章的培养皿中，放入冰箱中(温度在2～5℃)，然后加入配制好的氯化铁溶液，使其均匀混合，反应3h；步骤六：反应结束后从冰箱中取出培养皿，倒去残余液体，并用蒸馏水冲洗干净，后用洗耳球吹干，最后可得到具有多级皱纹结构的PPy薄膜，如图1、2所示。实施例2:一种基于硅模板构建具有多级形貌的聚吡咯薄膜的方法，实施例2中，除了步骤五与实施例1中的步骤不同，其他步骤均相同。在步骤五中，将反应时间由3h调整为7h，得到的聚吡咯薄膜材料如图3和图4所示。本专利技术是利用模板复制的方法在PDMS印章上沉积PPy薄膜，从而得到具有多级皱纹结构的PPy薄膜。通过调整不同的反应时间可得到不同表面形貌的PPy薄膜，反应时间越长，所得到的皱纹周期越大。本专利技术方法克服了之前制备过程复杂，过程可控性差的缺点。尽管上面结合附图对本专利技术进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硅模板构建具有多级形貌的聚吡咯薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将PDMS预聚体与交联剂按照质量比为10:1混合后，倒入离心管中，搅拌形成均匀的混合物；步骤二：将PDMS预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理1h后倒入放有硅模板的方形容器中，并均匀地分布；步骤三：将倒入容器中的预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70℃下加热固化4h，制得有硅模板图案的PDMS印章；步骤四：按照质量体积比为6.5～7.0mg/ml将吡咯单体溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液A，按照质量体积比为30～35mg/ml将氯化铁溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液B；步骤五：将步骤四制得的溶液A转移至盛放有PDMS印章的培养皿中，然后加入步骤四制得的溶液B，其中，溶液A与溶液B的体积比为1:1，均匀混合后放入温度为2～5℃的冰箱内反应30min‑7h；步骤六：反应结束后从冰箱中取出容器，倒去残余液体，并用蒸馏水冲洗干净，干燥，最后得到具有多级皱纹结构的聚吡咯薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种基于硅模板构建具有多级形貌的聚吡咯薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将PDMS预聚体与交联剂按照质量比为10:1混合后，倒入离心管中，搅拌形成均匀的混合物；步骤二：将PDMS预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理1h后倒入放有硅模板的方形容器中，并均匀地分布；步骤三：将倒入容器中的预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70℃下加热固化4h，制得有硅模板图案的PDMS印章；步骤四：按照质量体积比为6.5～7.0mg/ml将吡咯单体溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液A...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁从华，杨成枫，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12