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使用银纳米粒子改善电纺超细纤维的电导率
2020/1/8 13:04:44 admin

DOI: 10.1002/app.48788

近年来,导电电纺聚合物纤维引起了人们的极大兴趣。这项研究描述了由聚醚砜/聚多巴胺/银纳米颗粒(PES/PDA/Ag NPs)组成的导电超细纤维的制备。银纳米粒子充当导电中心,而富含羟基和氨基的官能团以及PDA优异的粘附性能则起到连接银纳米粒子和聚醚砜超细纤维的作用。傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜(SEM)表明聚多巴胺牢固地粘附在聚醚砜超细纤维上。PES/PDA超细纤维从AgNO3溶液吸收了大量的银离子,从而形成银纳米粒子。X射线衍射、X射线光电子能谱和SEM数据意味着成功制备了PES/PDA/Ag NPs超细纤维。使用2%AgNO3在pH值为9的溶液于50℃加热45分钟可获得具有最佳电导率的超细纤维。该PES/PDA/Ag NPs超细纤维的电阻率仅为202Ω/cm,远低于常规PES超细纤维的电阻率(2.1×109Ω/cm)。这些结果表明,PES/PDA/Ag NPs超细纤维适合用作电磁屏蔽、导电传感应用以及柔性电子器件和生物传感器中的导电聚合物纤维。

 

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图1.制备工艺所涉及步骤的示意图。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图2.(a,b)PES超细纤维、(c,d)PES/PDA超细纤维的扫描电镜图像和(e)PES、PES/PDA超细纤维的FTIR吸收光谱。比例尺:50和2μm。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图3.(a,b)银纳米粒子沉积前后的PES超细纤维和(c,d)银纳米粒子沉积前后的PES/PDA超细纤维的SEM图像。比例尺:2μm。银纳米粒子沉积后PES(e)和PES/PDA超细纤维(f)的SEM-EDS银成像。[颜色图可wileyonlinelibrary.com上查看]


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图4.小尺寸PES/PDA在Ag NPs(a,b)沉积前后的扫描电镜图像;大尺寸PES/PDA在Ag NPs(c,d)沉积前后的扫描电镜图像;小尺寸PES/PDA/Ag NPs和大尺寸PES/PDA/Ag NPs超细纤维的电阻(e)。比例尺:2μm。


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图5.PES/PDA、Ag和PES/PDA/Ag NPs(a)的XRD以及PES/PDA/Ag NPs(b,c)的Ag0的XPS。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图6.不同pH溶液(a)pH=4、(b)pH=7、(c)pH=8、(d)pH=9、(e)pH=10处理的PES/PDA/Ag NPs超细纤维的图像和(f)不同pH值的PES/PDA/Ag NPs超细纤维的电阻率。比例尺:2μm。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图7.不同pH值的PES/PDA超细纤维的zeta电位。


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图8.(a-c)不同温度下PES/PDA/Ag NPs超细纤维的SEM图像和(d)不同温度下PES/PDA/Ag NPs超细纤维的电阻率。比例尺:2μm。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图9.(a-d)不同浓度AgNO3溶液的PES/PDA/Ag NPs超细纤维的SEM图像和(b)不同浓度AgNO3溶液的PES/PDA/Ag NPs超细纤维的电阻率。标尺:2μm。[颜色图形可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图10.(a-d)不同反应时间的PES/PDA/Ag NPs超细纤维的SEM图像,以及(e)不同AgNO3溶液反应时间的PES/PDA/Ag NPs超细纤维的电阻率。比例尺:2μm。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图11.PES/PDA/Ag NPs超细纤维膜的力学性能。


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