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专利号: 2020100562038
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 层状产品
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜,其特征在于,由[Eu(TTA)3

3+ 3+

(TPPO)2/PMMA]//[PANI/PMMA] Janus纳米带阵列膜和[NaGdF4:Yb , Er /PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA] Janus微米纤维阵列膜上下复合而成,上层膜只覆盖下层膜的一半;在上层膜中,沿着Janus纳米带长度方向即导电方向导电性强,而沿着垂直于Janus纳米带长度方向即宽度方向也即绝缘方向导电性弱,具有各向异性导电性,在下层膜中,沿着Janus微米纤维长度方向即导电方向导电性强,而沿着垂直于Janus微米纤维长度方向即径向方向也即绝缘方向导电性弱,具有各向异性导电性;在复合膜的上下两层膜中,Janus纳米带长度方向即导电方向与Janus微米纤维的长度方向即导电方向相互垂直,也即导电方向相互垂直,Janus纳米带宽度方向即绝缘方向与Janus微米纤维的径向方向即绝缘方向也相互垂直,也即绝缘方向相互垂直,这种台阶形Janus膜上下方向上具有双各向异性导电特性,同时在膜表面上左右方向也具有双各向异性导电特性;所制备的台阶形Janus膜具有上下转2

换发光磁性多重各向异性导电性,膜面积为4×2 cm。

2.一种如权利要求1所述的上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜的制备方法,其特征在于,采用共轭电纺技术和并行电纺技术,制备产物为上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜,其步骤为:(1) 配制纺丝液

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将0.30 g NaGdF4:Yb , Er 纳米棒加入到1.10 g DMF和11.00 g CHCl3的混合溶液中进行超声20 min,然后加入1.00 g PMMA并磁力搅拌36 h,得到纺丝液1;将0.50 g CoFe2O4纳米晶分散在13.00 g CHCl3中进行超声40 min,然后加入2.80 g樟脑磺酸、0.70 g苯胺和

1.00 g PMMA,在室温下磁力搅拌36 h形成溶液A,将1.37 g过硫酸铵溶于1.30 g DMF中于室温下磁力搅拌3 h,形成溶液B,将溶液A和溶液B同时放进0 °C的冰箱中静置2 h后,在冰水浴中,将溶液B缓慢地倒入溶液A中并进行磁力搅拌3 h,之后将混合溶液放入0  °C的冰箱中静置24 h,得到具有磁性、PANI与PMMA质量比为70 %的纺丝液2;在11.00 g CHCl3和1.10 g DMF的混合溶剂中加入1.00 g PMMA和0.25 g Eu(TTA)3(TPPO)2并搅拌36 h,得到纺丝液

3;将2.80 g 樟脑磺酸、0.70 g 苯胺和1.00 g PMMA加入到13.00 g CHCl3中,在室温下磁力搅拌36 h形成溶液A,将1.37 g 过硫酸铵溶于1.30 g DMF中于室温下磁力搅拌3 h形成溶液B,将溶液A和溶液B同时放进0 °C的冰箱中静置2 h后,在冰水浴中将溶液B缓慢地倒入溶液A中并进行磁力搅拌3 h,之后将混合溶液放入0  °C的冰箱中静置24 h,得到PANI与PMMA质量比为70 %的纺丝液4;

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(2) 制备[NaGdF4:Yb , Er /PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA]各向异性导电磁性绿色上转换荧光Janus微米纤维阵列膜

将2 mL纺丝液1和2 mL纺丝液2分别注入到两个相对放置的5 mL注射器中,注射器与塑料喷枪头连接作为喷丝头,两根铜线作为电极,分别插入装有纺丝液的两个注射器中,一根直径为1 cm的金属铜棒作为收集器,放置在距离两个喷丝头约18 cm处,铜棒的转速为500 转/分,一正、一负高压电源分别与两根铜线相连,提供+ 5 kV和‑ 5 kV电压,同时正、负高o

压电源的另一端与铜棒转动控制器连接并接地,环境温度为20‑25  C,相对湿度为20 %‑40 

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%,当纺丝液耗尽时,获得[NaGdF4:Yb , Er /PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA]各向异性导电磁性绿色上转换荧光Janus微米纤维阵列膜;

(3) 制备[Eu(TTA)3(TPPO)2/PMMA]//[PANI/PMMA]各向异性导电红色荧光Janus纳米带阵列膜

将得到的Janus微米纤维阵列膜从收集装置上取下,分别沿Janus微米纤维的长度方向和直径方向剪至4 cm和2 cm,将剪裁后的薄膜旋转90°后,固定在一个水平放置的长20 cm、2

直径为7 cm的圆柱形铝制转筒上,并使用铝箔覆盖在膜右半侧,留下左侧2 × 2 cm未覆盖的表面作为接收面积,将2 mL纺丝液3和2 mL纺丝液4分别注入到两个注射器中,两个注射器连接到自制的两股并行不锈钢喷丝头上,接收装置转筒与喷丝头的尖端距离为15 cm,喷丝头和转筒分别与高压电源的正极和接地接线柱相连,纺丝电压为7 kV,转筒转速为o

1000 转/分,环境温度为20‑25  C,相对湿度为20 %‑40 %,纺丝液耗尽后,得到[Eu(TTA)3(TPPO)2/PMMA]//[PANI/PMMA]各向异性导电红色荧光Janus纳米带阵列膜;

(4) 制备上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜2

将上述制备的复合膜从转筒上取下,去掉覆盖的铝箔,将其剪裁为4 × 2 cm的薄膜,即可得到上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜,由[Eu(TTA)3(TPPO)2/

3+ 3+

PMMA]//[PANI/PMMA] Janus纳米带阵列膜和[NaGdF4:Yb , Er /PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA] Janus微米纤维阵列膜上下复合而成,上层膜只覆盖下层膜的一半,上下层膜的厚度分别为257.24 μm和341.51 μm,上层膜由定向排列的[Eu(TTA)3(TPPO)2/PMMA]//[PANI/PMMA] Janus纳米带组成,Janus纳米带的宽度为7.01± 0.09 μm,厚度为963 nm,下层膜由

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定向排列的[NaGdF4:Yb , Er /PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA] Janus微米纤维组成,Janus微米纤维的直径为10.36 ± 0.21 μm;在上层膜中,沿着Janus纳米带长度方向即导电方向‑2

导电性强,电导为4.28×10  S,而沿着垂直于Janus纳米带长度方向即宽度方向也即绝缘‑10 8

方向导电性弱,电导为1.95×10  S,导电方向与绝缘方向的电导比值为2.19×10 ,具有各向异性导电性,在下层膜中,沿着Janus微米纤维长度方向即导电方向导电性强,电导为‑3

4.69×10  S,而沿着垂直于Janus微米纤维长度方向即径向方向也即绝缘方向导电性弱,‑10 7

电导为1.29×10  S,导电方向与绝缘方向的电导比值为3.64×10 ,具有各向异性导电性;在复合膜的上下两层膜中,Janus纳米带长度方向即导电方向与Janus微米纤维的长度方向即导电方向相互垂直,也即导电方向相互垂直,Janus纳米带宽度方向即绝缘方向与Janus微米纤维的径向方向即绝缘方向也相互垂直,也即绝缘方向相互垂直,因此,这种Janus膜上下方向上具有双各向异性导电特性,同时在膜表面上左右方向也具有双各向异性导电特性;上层膜在345 nm的紫外光激发下,发射出主峰位于616 nm的明亮下转换红光;

下层膜在980 nm的红外激光激发下,发射出主峰位于542 nm的明亮上转换绿光;台阶形Janus膜的饱和磁化强度为4.85 emu/g;所制备的柔性台阶形Janus膜具有上下转换发光磁性多重各向异性导电特性。