特殊結(jié)構(gòu)光電磁多功能低維納米材料的靜電紡絲技術(shù)構(gòu)筑與性質(zhì)研究.pdf

1、近年來(lái)，光電磁多功能一維納米材料因其獨(dú)特的多功能特性，在生物醫(yī)學(xué)和納米電子學(xué)等領(lǐng)域顯示出潛在的應(yīng)用前景。現(xiàn)有的光電磁多功能一維納米材料大多為將光電磁功能材料直接混合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)會(huì)使材料的熒光性能大大降低。為了降低磁性和導(dǎo)電物質(zhì)對(duì)發(fā)光物質(zhì)的不利影響，本論文中基于靜電紡絲技術(shù)，設(shè)計(jì)并構(gòu)筑了幾種特殊結(jié)構(gòu)的一維納米材料，包括同軸納米纖維、同軸納米帶和Janus納米帶等。這幾種特殊結(jié)構(gòu)一維納米材料可以有效地將磁性和導(dǎo)電物質(zhì)與發(fā)光物質(zhì)分離開(kāi)

2、，可顯著的提高材料的發(fā)光性能。另外，這幾種特殊結(jié)構(gòu)的一維納米材料還可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能的二維化拓展，得到柔性帶狀同軸納米電纜陣列膜以及具有較強(qiáng)各向異性的各向異性導(dǎo)電膜。
　　1.采用同軸靜電紡絲技術(shù)，構(gòu)筑了以 Tb(BA)3phen/PVP為鞘，F(xiàn)e3O4納米晶/PVP為芯的磁光雙功能同軸納米纖維，并研究了其形貌、結(jié)構(gòu)、磁性和熒光性質(zhì)。結(jié)果表明，這種同軸納米纖維結(jié)構(gòu)可以大大降低磁性物質(zhì)對(duì)發(fā)光物質(zhì)的影響，得到了具有較強(qiáng)下轉(zhuǎn)換發(fā)光和磁性

3、能的一維納米纖維材料，并提出了發(fā)光性能增強(qiáng)的機(jī)理。為了驗(yàn)證此技術(shù)的普適通用性，我們還制備了以 NaYF4:Yb3+,Er3+納米晶/PVP為鞘，F(xiàn)e3O4納米晶/PVP為芯的，同時(shí)具有較強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光和磁性能的同軸納米纖維。
　　2.首次設(shè)計(jì)并制作了新型的同軸噴絲頭，克服了在紡絲液粘度較大時(shí)，不適合使用傳統(tǒng)同軸噴絲頭的技術(shù)難題，并分析了傳統(tǒng)同軸噴絲頭的缺點(diǎn)，討論了新型同軸噴絲頭的優(yōu)勢(shì)。使用這種新型同軸噴絲頭，構(gòu)筑了以 Tb(BA)3

4、phen/PMMA為鞘，F(xiàn)e3O4納米晶/PMMA為芯的磁光雙功能同軸納米帶。得到了具有較強(qiáng)下轉(zhuǎn)換發(fā)光和磁性能的一維納米帶狀材料，并提出了發(fā)光性能增強(qiáng)的機(jī)理。為驗(yàn)證該技術(shù)的普適性，我們還制備了以 NaYF4:Yb3+,Er3+納米晶/PMMA為鞘，F(xiàn)e3O4納米晶/PMMA為芯的，同時(shí)具有較強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光和磁性能的同軸納米帶。
　　3.設(shè)計(jì)并制作了并行噴絲頭，使用這種并行噴絲頭首次構(gòu)筑了具有新穎結(jié)構(gòu)的磁光雙功能Janus納米帶。這種

5、Janus納米帶是由Tb(BA)3phen/PMMA為一個(gè)半邊，F(xiàn)e3O4納米晶/PMMA為另一個(gè)半邊組成的兩邊不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)同樣可以使磁性物質(zhì)和發(fā)光物質(zhì)有效分離，得到具有較強(qiáng)下轉(zhuǎn)換發(fā)光和磁性能的一維納米帶狀材料。為驗(yàn)證此技術(shù)的通用性，我們還制備了以 NaYF4:Yb3+,Er3+納米晶/PMMA為一個(gè)半邊，F(xiàn)e3O4納米晶/PMMA為另一個(gè)半邊的，同時(shí)具有較強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光和磁性能的Janus納米帶。
　　4.使用新型同軸噴絲

6、頭及轉(zhuǎn)筒收集裝置，首次制備了以Tb(BA)3phen/PMMA為鞘， Fe3O4納米晶/聚苯胺/PMMA為芯的同軸帶狀納米電纜陣列膜。這種材料實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)的獨(dú)立并行導(dǎo)電，并同時(shí)具有磁性和發(fā)光性能。同時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)了使用新型同軸噴絲頭可以方便地調(diào)節(jié)產(chǎn)物芯層占比的優(yōu)點(diǎn)。由此制備了不同芯層占比的同軸帶狀納米電纜陣列膜，并討論了芯層占比對(duì)導(dǎo)電、磁性和發(fā)光性能的影響。
　　5.使用兩重并行噴絲頭及轉(zhuǎn)筒收集裝置，制備了以Tb(BA)3phen/

7、PMMA為一個(gè)半邊，F(xiàn)e3O4納米晶/聚苯胺/PMMA為另一個(gè)半邊組成的Janus納米帶陣列。這種特殊結(jié)構(gòu)的納米帶陣列可以實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電各向異性，在膜面方向上，延Janus納米帶長(zhǎng)度方向上的電導(dǎo)達(dá)到了延垂直方向上電導(dǎo)的108倍，是目前國(guó)際上報(bào)道的最高的各向異性程度值，且材料同時(shí)具有磁性和發(fā)光性能。
　　6.首次設(shè)計(jì)并制作了三重并行噴絲頭，采用三重并行噴絲頭及轉(zhuǎn)筒收集裝置，獲得了具有新穎結(jié)構(gòu)的三色旗狀微米帶陣列，其中，每根微米帶是由聚苯