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PPV及其改性后的结构与力学性能研究

2020-12-11阅读(1003)

PPV及其改性后的结构与力学性能研究

论文摘要

聚苯撑乙烯（PPV）及其衍生物被广泛应用于各种电子器件中，比如薄膜发光二极管、薄膜太阳能电池等领域。薄膜电子器件中共轭聚合物薄膜的稳定性及受外力后结构变化将直接影响光电子器件的光电性能。本文研究了前驱体法制备的PPV薄膜的结构、微观力学性能；掺杂态PPV薄膜的结构、微观力学性能以及光氧化对PPV薄膜结构、力学性能的影响。通过控制温度及真空度，得到了不同化学结构、顺-反构象及结晶度的PPV。采用纳米压痕技术研究了实验参数对薄膜力学性能的影响，比较了不同化学结构、构象及结晶度与PPV微观力学性能的关系。同时，也研究了PPV薄膜经FeCl3掺杂前后化学结构及力学性能的变化，探讨了化学结构的变化与其微观力学性能的关系；制备了PPV/TiO2纳米复合材料，并研究了其微观力学性能；研究了光氧化对PPV薄膜的稳定性及其力学性能的影响。通过实验参数对薄膜力学性能的研究表明：改变负载，PPV薄膜的弹性模量和硬度不变；延长保载时间，PPV薄膜的弹性模量和硬度先减小后保持不变。增加负载率，PPV薄膜的弹性模量不变，硬度略微下降。对不同温度热处理的PPV前驱体薄膜进行纳米压痕实验，结果表明：不同温度下处理的PPV前驱体薄膜的弹性模量和硬度先减小，后增大至最大值，然后再减小至一定值。其中大约在125℃（该温度下PPV中顺式乙烯含量最大）时薄膜的弹性模量和硬度最大，230℃（该温度下PPV中完全为反式乙烯结构）时薄膜的弹性模量和硬度最小。对两种不同类型的掺杂态PPV和光氧化PPV薄膜分别进行纳米压痕实验，结果表明：经FeCl3掺杂的PPV薄膜，其弹性模量和硬度高于未掺杂的PPV薄膜；经掺杂TiO2制备的PPV/TiO2复合薄膜，其弹性模量和硬度远远大于PPV薄膜；与纯PPV薄膜相比，光氧化PPV薄膜的弹性模量和硬度略微减小，负载力-位移曲线出现“平台”现象。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 PPV 的研究概述
  • 1.2 薄膜材料与科学
  • 1.2.1 薄膜材料科学与技术
  • 1.2.2 薄膜材料力学性能的测试
  • 1.2.3 功能薄膜的制备
  • 1.3 纳米压痕技术
  • 1.3.1 纳米压痕技术简介
  • 1.3.2 纳米压痕技术的应用及面临的挑战
  • 1.3.3 纳米压痕法测量材料的弹性模量和硬度
  • 1.3.4 聚合物纳米压痕技术的微观研究进展
  • 1.4 本文的设计思想
  • 第2章 实验部分
  • 2.1 实验试剂和药品
  • 2.2 实验仪器及测试仪器
  • 2.3 实验测试仪器
  • 2.4 薄膜的制备
  • 2.4.1 材料的选择与制备
  • 2.4.2 PPV 薄膜的制备过程
  • 第3章 PPV 薄膜的微观力学性能
  • 3.1 纳米压痕实验
  • 3.1.1 PPV 薄膜的制备
  • 3.1.2 纳米压痕实验
  • 3.2 实验结果与讨论
  • 3.2.1 应用负载对 PPV 薄膜力学性能的影响
  • 3.2.2 负载率对 PPV 薄膜力学性能的影响
  • 3.2.3 保载时间对 PPV 薄膜力学性能的影响
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 不同温度热处理的 PPV 薄膜的结构与力学性能
  • 4.1 不同温度热处理的 PPV 前驱体薄膜的表征
  • 4.1.1 材料的准备
  • 4.1.2 不同温度热处理的薄膜的红外吸收光谱
  • 4.1.3 不同温度热处理的薄膜的紫外吸收光谱
  • 4.1.4 不同温度热处理的薄膜的 XRD 光谱
  • 4.2 不同温度热处理的 PPV 前驱体薄膜的纳米力学性能
  • 4.2.1 纳米压痕实验
  • 4.2.2 结果与讨论
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 掺杂及光氧化的 PPV 薄膜的结构与力学性能
  • 5.1 薄膜的制备与纳米压痕实验
  • 5.1.1 掺杂态 PPV 薄膜的制备
  • 5.1.2 光氧化 PPV 薄膜的制备
  • 5.1.3 薄膜的纳米压痕实验
  • 3掺杂 PPV薄膜的表征与力学性能研究'>5.2 FeCl3掺杂 PPV薄膜的表征与力学性能研究
  • 3薄膜的表征'>5.2.1 PPV 及 PPV/FeCl3薄膜的表征
  • 3薄膜的力学性能比较'>5.2.2 PPV 及 PPV/FeCl3薄膜的力学性能比较
  • 2纳米复合薄膜的表征与力学性能研究'>5.3 PPV/TiO2纳米复合薄膜的表征与力学性能研究
  • 2薄膜的表征'>5.3.1 PPV 及 PPV/TiO2薄膜的表征
  • 2薄膜的透射电镜图片'>5.3.2 PPV/TiO2薄膜的透射电镜图片
  • 5.3.3 两种薄膜的压痕扫描图
  • 5.3.4 两种 PPV 薄膜的载荷-位移曲线
  • 5.3.5 两种 PPV 薄膜的弹性模量和硬度
  • 5.4 光氧化 PPV 薄膜的表征与力学性能研究
  • 5.4.1 PPV 及光氧化 PPV 薄膜的红外吸收光谱
  • 5.4.2 PPV 及光氧化 PPV 薄膜的紫外吸收光谱
  • 5.4.3 PPV 及光氧化 PPV 薄膜的力学性能比较
  • 5.5 PPV 及改性后薄膜的临界曲率半径
  • 5.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
  • 致谢
  • 作者简介

    • 相关论文文献

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