氧化釩-定向碳納米管復合膜的制備與特性研究.pdf

1、自然界中，偏振光廣泛存在。利用偏振光可在沙塵、水下等特殊條件下成像、導航，甚至用于診斷癌細胞等。奇妙的是，很多動物進化出了感知入射偏振信號的能力，如蜜蜂通過感知紫外偏振光導航，螳螂蝦利用偏振光在水下辨別方向等?？上祟悰]有該感知力。然而，一些微納功能薄膜有望賦予人類該感知力，如“面內”定向的碳納米管薄膜。由于碳納米管的分散及排列較難，而單根碳納米管與光子弱相互作用，所以關于定向碳納米管薄膜偏振成像的相關研究報道較少。然而，由于碳納米管溫

2、度熱敏系數較低等原因，所以本文希望通過其與熱敏材料復合來實現偏振響應。在眾多熱敏材料中，氧化釩由于綜合性能較好而備受業(yè)界關注。本論文的主要研究內容是氧化釩-定向碳納米管的復合薄膜的制備與性能研究。
　　首先，優(yōu)化了制備氧化釩薄膜的工藝參數。采用溶膠-凝膠法，在不同反應溫度和退火時間條件下制備了不同的氧化釩薄膜。對溶膠化學結構及相關薄膜的電學、光學性能等進行了系統(tǒng)研究。研究優(yōu)化了兩個工藝參數對所制備薄膜形態(tài)及性能的影響：（a)不同溶

3、膠的反應溫度：反應溫度條件為110℃時，更利于氧化釩溶膠網絡（O=V-O-V=O)的生成。與其它反應溫度制得的薄膜相比，相應薄膜具有最低的電阻（5.5-8.5 MΩ)，且 TCR較高，有更低的紅外波段透過率；（b)不同的退火時間：與其它退火時間制得的薄膜相比，退火時間1h，電阻較低（13-32 MΩ)，TCR較高，且在紅外波段吸收率較高。退火時間宜介于0.5-2小時。
　　其次，在優(yōu)化了氧化釩溶膠的制備工藝的基礎上，通過溶膠-凝膠

4、法，使功能化碳納米管與氧化釩相復合，制備氧化釩-隨機取向碳納米管復合薄膜。與單純的氧化釩薄膜相比，氧化釩-碳納米管復合膜的方阻和光學帶隙減小，而電阻溫度系數和光吸收率相應增大，而且，復合膜還具有更高的載流子迀移速率。
　　最后，采用新穎的吹泡法，將碳納米管定向排列。然后，在基于前述已經優(yōu)化了的氧化釩溶膠制備工藝及復合薄膜性能的基礎上，結合傳統(tǒng)的旋涂法將定向的碳納米管轉移至已經旋涂有氧化釩溶膠的基底上并進行退火處理，制備氧化釩-定向