基于芴酮光开关型发光各向异性导电膜及其制备技术制造技术

本发明专利技术涉及一种基于芴酮光开关型发光各向异性导电膜及其制备技术，属于纳米材料制备技术领域。本发明专利技术包括三个步骤：(1)配制高芴酮浓度纺丝液；(2)配制低芴酮浓度纺丝液；(3)制备光开关型发光各向异性导电[高浓度芴酮/PVDF/PVP]//[低浓度芴酮/PVDF/PVP]Janus纳米纤维阵列膜，采用静电纺丝技术，使用两股并行纺丝喷丝头制备。所制备的Janus纳米纤维阵列膜在紫外光激发下发出明亮的绿色荧光；当没有光照射时，阵列膜是绝缘体，没有导电各向异性，当有光照射时，阵列膜具有良好的导电各向异性。本发明专利技术的方法简单易行，可以批量生产，这种新型的纳米结构材料具有广阔的应用前景。新型的纳米结构材料具有广阔的应用前景。新型的纳米结构材料具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于芴酮光开关型发光各向异性导电膜及其制备技术


[0001]本专利技术涉及纳米材料制备
，具体说涉及基于芴酮光开关型发光各向异性导电膜及其制备技术。

技术介绍

[0002]各向异性导电膜是一种新型的电子元器件互联材料，它具有单方向上的导电性和其它方向上的绝缘性，已经被广泛地应用在电子封装、芯片固定及电极粘接等领域，引起了人们的高度重视。
[0003]单一功能纳米材料的应用范围有限，而双功能或多功能纳米材料的应用范围更广，这类材料更具特色和吸引力，因此，多功能纳米材料受到研究者的高度关注。随着纳米科技的发展，纳米材料由单一功能，如具有发光特性，导电性或磁性，向着双功能以及多功能方向发展，如具有磁光、光电或电磁双功能以及光电磁三功能，这样可以在一种纳米结构材料上实现双功能或三功能，对纳米器件、纳米技术和相关的科学与技术的发展具有重要意义。例如，磁性
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荧光双功能纳米复合材料为疾病诊断和治疗提供了一种新的平台，由于它们的双功能性质使疾病的“发现
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检测
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治疗”成为一体。这种纳米复合材料的使用将进一步改进诊断的效率和减少副作用，引起了研究者的高度关注。荧光
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导电双功能纳米复合物在发光与显示、防伪与加密、抗静电涂层、传感器和纳米器件等领域具有广阔的应用前景。
[0004]Janus材料是指两种化学组成或者一种化学组成但结构不同在同一体系具有明确分区结构，因而具有双重性质如亲水/疏水、极性/非极性，发光/导电，水平方向导电/垂直方向导电等，是材料科学领域的前沿、热点研究方向之一。目前文献报道的Janus纳米纤维都是由两根化学组成不同的纳米纤维肩并肩地并在一起组成，具有两个明确的分区结构和两种或两种以上的性质，如Janus纳米纤维的一侧纳米纤维具有发光功能，另一侧纳米纤维具有导电功能，则这种Janus纳米纤维具有发光和导电双功能。人们已经对Janus纳米纤维进行了广泛研究。
[0005]芴酮是一类有机小分子光电导材料和发光材料，例如2,7
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二溴
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芴酮，简称芴酮，它的英文名称是2,7
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dibromo
‑9‑
fluorenone，简称为DBF，在紫外光照射下，芴酮既具有光电导特性，又有发光功能，其在高浓度时，导电性强但由于聚集诱导效应使得其发光变弱，在低浓度时导电性变弱但发光性能增强。本专利技术正是利用了芴酮的这种特性，构筑了光开关型发光各向异性导电膜。
[0006]聚乙烯吡咯烷酮PVP是一种廉价、环保和纺丝性能良好的常用的高分子基质材料。聚偏氟乙烯PVDF是一种常见的高分子材料，已有的研究表明，它可以促进芴酮的光电导性能，但是其的可纺丝性能较差，因此，将PVP和PVDF共混可以增加PVDF的可纺性。
[0007]如果将高浓度芴酮与PVDF和PVP混合制备成纳米纤维，则具有高的导电性，作为Janus纳米纤维的一侧，则该侧具有导电性，而将低浓度芴酮与PVDF和PVP混合制备成纳米纤维，则具有强的发光性能，作为Janus纳米纤维的另一侧，则该侧具有发光特性，形成[高浓度芴酮/PVDF/PVP]//[低浓度芴酮/PVDF/PVP]Janus纳米纤维；如果采用特殊装置，还可
以得到Janus纳米纤维阵列膜，当没有紫外光照射时，芴酮不导电和没有荧光，这时阵列膜没有导电和发光性能；当有紫外光照射时，Janus纳米纤维中含高浓度芴酮一侧的纳米纤维具有高导电性，而含低浓度芴酮一侧的纳米纤维具有荧光性能，阵列膜沿着纳米纤维长度方向由于存在含高浓度芴酮的纳米纤维而导电性强，而沿着垂直于纳米纤维长度方向上，即纳米纤维直径方向，由于存在含低浓度芴酮的纳米纤维而导电性能差，即绝缘性强，这样阵列膜就具有了各向异性导电性，同时具有荧光特性。因此，通过控制紫外光照射，实现了阵列膜由无任何功能特性的绝缘体到具有发光和各向异性导电性能的转变，即获得了光开关型发光各向异性导电膜。这种新型的阵列膜在紫外光照射下，具有各向异性导电和荧光双功能，将在未来发光、显示、防伪、电子工业、柔性电子和传感领域等具有重要的应用前景。目前尚未见相关的文献报道。
[0008]专利号为1975504的美国专利公开了一项有关静电纺丝方法(electrospinning)的技术方案，该方法是制备连续的、具有宏观长度的微纳米纤维的一种有效方法，由Formhals于1934年首先提出。这一方法主要用来制备高分子纳米纤维，其特征是使带电的高分子溶液或熔体在静电场中受静电力的牵引而由喷嘴喷出，投向对面的接收屏，从而实现拉丝，然后，在常温下溶剂蒸发，或者熔体冷却到常温而固化，得到微纳米纤维，这些纤维堆积到一起就形成了微纳米纤维膜。人们已经采用单轴静电纺丝技术制备了发光或者导电单一功能和发光
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导电双功能纳米纤维膜。Q.Z.Yu,et al.采用静电纺丝技术制备了具有单一导电功能的聚苯胺PANI纳米纤维膜[Mater.Sci.Eng.B,2008,150,70
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76]；董相廷等采用静电纺丝技术制备了具有单一发光功能的PAN/Eu(BA)3phen发光纳米纤维[化工新型材料,2008,36(9),49
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52]；董相廷等以铕配合物为发光物质、以PANI为导电物质，采用单轴静电纺丝技术制备了Eu(BA)3phen/PANI/PVP光电双功能复合纳米纤维[高等学校化学学报,2012,33(8),1657
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1662]。复旦大学的刘天西等采用单轴静电纺丝技术制备了由纳米纤维构成的各向异性导电膜[Nanoscale,2015,7,1037
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1046]。董相廷等采用铽的配合物为发光物质、Fe3O4纳米晶为磁性物质、PANI为导电物质，以Janus纳米带作为构筑单元，构筑了磁光功能化的各向异性导电膜[Adv.Funct.Mater.2015,25,2436
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2443]。目前，未见利用高浓度和低浓度芴酮、使用Janus纳米纤维为构筑单元构筑光开关型发光各向异性导电膜的相关报道。
[0009]利用静电纺丝技术制备纳米材料时，原料的种类、高分子模板剂的分子量、纺丝液的组成、纺丝过程参数和喷丝头的结构对最终产品的形貌和尺寸都有重要影响。本专利技术使用两股并行纺丝喷丝头，采用静电纺丝技术，将高浓度芴酮、聚偏氟乙烯PVDF和聚乙烯吡咯烷酮PVP与溶剂N,N
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二甲基甲酰胺DMF和丙酮混合，配制成一个具有一定粘度的静电纺丝溶液，称为高芴酮浓度纺丝液；将低浓度芴酮、聚偏氟乙烯PVDF和聚乙烯吡咯烷酮PVP与溶剂N,N
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二甲基甲酰胺DMF和丙酮混合，配制成另一个具有一定粘度的静电纺丝溶液，称为低芴酮浓度纺丝液；控制纺丝液的粘度至关重要，使用铝制转筒作为Janus纳米纤维的接收装置，在最佳的工艺条件下得到了光开关型发光各向异性导电[高浓度芴酮/PVDF/PVP]//[低浓度芴酮/PVDF/PVP]Janus纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于芴酮光开关型发光各向异性导电膜，其特征在于，由Janus纳米纤维构成，Janus纳米纤维呈定向排列，形成阵列膜，每根Janus纳米纤维的直径为963
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0.74nm，在紫外光激发下阵列膜发出明亮的绿色荧光，当没有光照射时，阵列膜是绝缘体，没有导电各向异性，当有光照射时，阵列膜具有良好的导电各向异性。2.一种如权利要求1所述的基于芴酮光开关型发光各向异性导电膜的制备技术，其特征在于，采用静电纺丝技术，使用两股并行纺丝喷丝头，以N,N
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二甲基甲酰胺DMF和丙酮为混合溶剂，制备产物为光开关型发光各向异性导电[高浓度芴酮/PVDF/PVP]//[低浓度芴酮/PVDF/PVP]Janus纳米纤维阵列膜，其步骤为：(1)配制高芴酮浓度纺丝液将1.00g分子量为400000的PVDF分散在2.30g DMF和1.65g丙酮的混合溶剂中并在60℃下加热搅拌30min，将溶液冷却至室温后，加入0.10g分子量为1300000的PVP搅拌至溶解完全，再加入0.20g 2,7
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二溴
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芴酮溶解后得到高芴酮浓度纺丝液；(2)配制低芴酮浓度纺丝液将1.00g分子量为400000的PVDF分散在2.30g DMF和1.65g丙酮的混合溶剂中并在60℃下加热搅拌30min，将溶液冷却至室温后，加入0.10g分子量为1300000的PVP搅拌至溶解完全，再加入0.03g 2,7
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二溴
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芴酮溶解后得到低芴酮浓度纺丝液；(3)制备光开关型发光各向异性导电[高浓度芴酮/PVDF/PVP]//[低浓度芴酮/PVDF/PVP]Janus纳米纤维阵列膜采用两支分别都带有截平的12#不锈钢针头的5mL注射器，将两个不锈钢针头分别弯曲30
°
角，使两针尖可紧密并行，并采用一支1mL塑料喷枪头套在两根并行不锈钢针头上，使两根不锈钢针头的...

【专利技术属性】
技术研发人员：董相廷，齐海娜，于文生，胡曜麟，杨柳，邵红，马千里，李丹，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：