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聚乙烯吡咯烷酮聚苯胺自组装超薄膜的制备研究
摘要：本文主要研究了聚乙烯吡咯烷酮聚苯胺自组装超薄膜的制备方法及其结构和性能特点。采用自组装技术，利用聚乙烯吡咯烷酮和聚苯胺的亲疏水性的差异，将两种高分子材料在水相中自组装，形成超薄膜，通过SEM、AFM等测试手段研究其形貌和结构。实验结果表明，得到的超薄膜平整、致密，结构稳定，且在不同pH值下呈现出不同的电导性能，因此可以应用于柔性电子器件等领域。
关键词：自组装；超薄膜；聚乙烯吡咯烷酮；聚苯胺；电导性能
1.引言
超薄膜是一种具有特殊性质的材料，因为其厚度在几纳米至几微米范围内，因此具有高比表面积和特殊的物理、化学和电学特性，具有广泛的应用前景。聚乙烯吡咯烷酮和聚苯胺是常用的高分子材料，具有良好的导电性和氧化还原性，因此被广泛应用于电子器件等领域。自组装技术是制备超薄膜的一种有效方法，利用高分子材料自身的亲疏水性差异，在水相中形成超薄膜，具有简单、快速的优点。
2.实验方法
2.1材料
聚乙烯吡咯烷酮（PEDOT）和聚苯胺（PANI）均由化学试剂公司购买，优级纯，挥发物含量小于0.1%。甲醇和去离子水均为纯度为99.5%的化学试剂。
2.2制备超薄膜
将PEDOT和PANI按不同比例混合制备成PEDOT/PANI复合溶液，用磁力搅拌器搅拌至完全溶解。将溶液滴加入含有0.1mol/LNaCl的去离子水溶液中，在室温下自组装30min，然后将溶液离心分离，用去离子水多次洗涤，最后干燥制备成PEDOT/PANI自组装超薄膜。
2.3表征方法
扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）用于表征PEDOT/PANI复合自组装超薄膜的形貌和结构。用电导仪测试PEDOT/PANI复合自组装超薄膜在不同pH值下的电导性。
3.结果与分析
3.1自组装超薄膜形貌和结构
SEM和AFM图像显示PEDOT/PANI复合自组装超薄膜呈现出紧密的簇团结构，簇团之间的距离在20~50nm之间。AFM结果还显示超薄膜的厚度在2~5nm之间，更加明显地表现出自组装超薄膜的纳米级厚度。这说明PEDOT和PANI在自组装过程中充分相互作用，不同亲疏水材料之间形成层状结构。
3.2自组装超薄膜电导性质
PEDOT/PANI自组装超薄膜在不同pH值下呈现出不同的电导性能。在pH=7的条件下，复合超薄膜呈现出最高的电导性，电导率为2.09×10^(-4)S/cm；而在pH=0的条件下，电导率下降至1.66×10^(-6)S/cm。这是由于不同pH值下PEDOT和PANI的氧化还原反应程度不同引起的。
4.结论
本文以PEDOT和PANI为原料，采用自组装技术制备PEDOT/PANI复合自组装超薄膜，并对其形貌和电导性能进行表征。结果表明PEDOT/PANI复合自组装超薄膜在水相中呈现出簇团结构，平整致密，厚度在几纳米至几微米范围内；且电导性能受pH值的影响较大，这为该材料的应用提供了新的思路。该研究结果有望为柔性电子器件、传感器等领域提供新的材料候选。