《電致變色的聚二炔/碳納米管複合纖維》是依託復旦大學，由彭慧勝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電致變色的聚二炔/碳納米管複合纖維
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：彭慧勝
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對環境回響的敏感材料如聚二炔近20年來一直是材料領域的熱點論題。雖然聚二炔在自癒合材料、光電材料、靈敏器件、分子分離等諸多領域顯示了廣泛的套用前景，但是依然存在不足，主要表現在兩個方面：一是大部分聚二炔的顏色變化是不可逆的，二是刺激聚二炔變色的環境因素有限。..本項目擬通過與具有優異電學性能的碳納米管形成複合纖維，以獲得在電流作用下顏色可逆變化的聚二炔材料。基本構想是：複合纖維具有良好的導電性，可以通過較高的電流，對於單根碳納米管，超過臨界值的電流導致表面連線的聚二炔構象變化，共軛鏈長變短；對於直徑微米級別的複合纖維，大量碳納米管上聚二炔上述電子效應的疊加從巨觀上指示顏色變化；撤掉電流，聚二炔構象可逆回復，複合纖維的顏色恢復如前。這些電致變色的複合纖維在顯色器、智慧型窗、敏感器件、記憶元件等方面有著重要的套用潛力。在電流作用下顏色變化以及電流作用下顏色可逆變化的聚二炔材料以前從未報導過。
結題摘要
本項目順利完成預期目標，通過物理和化學兩種方法獲得具有電致變色的新型聚二炔/碳納米管複合纖維，系統研究並獲得了複合纖維電致變色機制，即取向碳管之間形成的電場誘導聚二炔側鏈重排，導致聚二炔主鏈構象改變而在巨觀上顯示顏色變化。發現碳管結構和聚二炔側鏈是影響電致變色可逆性和靈敏度的關鍵因素，總結出電致變色規律。基於相似的研究思路，在取向碳管之間引入側鏈含有偶氮苯的液晶高分子，獲得一系列具有優異機械、電學、敏感變形的複合膜和纖維。具體總結如下：（1）碳管質量是影響敏感材料靈敏度和可逆性的關鍵因素，而要得到高質量的可紡碳管陣列一直是個挑戰，本項目通過化學氣相沉積法，系統改變催化劑厚度、乙烯以及氬氣和氫氣流量、反應溫度、反應時間等參數，最終獲得製備可紡碳管陣列的最佳參數範圍，穩定得到高質量的碳納米管陣列。（2）聚二炔電致變色非常迅速，超過目前的所有報導，改變單體組成（如末端為羥基和羧基）和結構（不同亞甲基單元數），發現聚二炔複合纖維在靈敏度上沒有明顯區別，但側鏈越長可逆性越好。另外，剛製備的複合纖維顯示不同的顏色，側鏈較短時顯示黃色，而較長時顯示藍色。（3）基於碳管和聚二炔相互作用的規律，以取向碳管作為模板，誘導側鏈含有偶氮苯基元的液晶高分子取向，從而發展出製備液晶材料的一種新方法。與傳統摩擦法相比，碳管之間的納米溝槽更有效誘導液晶基元取向，複合材料更加均勻，而碳管優異的電學性能也克服了靜電積聚的難題。新型液晶高分子複合材料快速可逆敏感變形，並有極高的強度和導電率，本項目將其發展成一類新型電子開關。在本項目資助下，已發表SCI論文（含接收）32篇，包括8篇Adv Mater、5篇Angew Chem和1篇Nano Lett，2010和2012年分別被Chem Soc Rev和Acc Chem Res邀請撰寫複合敏感材料的綜述，研究工作多次被Nature子刊等以研究亮點報導；已授權4項中國專利和2項美國專利，另已申請18項中國專利和1項美國專利。
