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导电聚吡咯、聚苯胺作为一类重要的导电聚合物,最大的优点是环境稳定性好、电导率高、合成简易,在多功能材料和器件方面有许多潜在的应用,因而成为导电高分子中最具有应用前景的聚合物之一。具有可控性PS-导电聚合物核/壳形貌的胶体粒子逐渐引起人们的研究热情,这是由于他们在光子晶体,多酶生物催化和药物释放体系具有广泛的应用。作为一种探测非均匀体系内部信息的有效手段,介电弛豫谱(DielectricRelaxationSpectroscopy,简称DRS)近年来引起了人们的重视。对PS-导电聚合物核/壳复合微球悬浮液体系的介电弛豫行为的研究非常有意义且非常具有挑战性,这是由于这种特殊的非均相体系是非常复杂的体系,它们涉及的是分散粒子和分散介质两者的复杂的结构性质,以众多的,发生在不同时间段的动力学过程为特征的。本文首次采用了介电弛豫谱方法对PS-导电聚合物核/壳复合微球悬浮液这种具有两相明显界面的非均匀体系进行了系统的研究。从介电谱的发展方面来看,对于这种体系进行介电研究意味着给粒子悬浮液体系的介电弛豫谱研究注入了新的血液和灵魂,从而为获得这种模型粒子分散系的分散相和分散介质的动电性质奠定了基础。
基于对介电谱方法和介电谱方法在传统粒子分散系,导电聚合物体系中的应用和发展以及核/壳导电聚合物的研究现状的回顾。对核/壳导电聚合物复合微球悬浮液体系进行了介电测量和介电解析。主要内容有以下几个方面:
1、样品(PS-PPY,PS-ZnO,PS-PANI核/壳复合微球)的制备。详细步骤见第二章。
2、PS-PPY核/壳悬浮液在40Hz到110MHz频率范围内进行了介电测量。通过分析所得到的介电谱来获得分散相的内部性质。详细的讨论了粒子体积分数和介电参数之间的关系。研究重点是把核/壳微球视做均匀球,用Hanai方法从介电参数计算出的体系相参数以及单位体积分数内的介电增量和悬浮液中粒子体积分数的依存性上。并且,阐明了由粒子浓度的频率依存性的研究为基础所获得的一些现象和结果。
3、PS-ZnO核/壳悬浮液在40Hz到110MHz频率范围内进行了介电测量。介电测量和介电分析是通过两方面进行的,一个是通过改变电解质浓度来考察双电层对此悬浮液的介电响应的影响,另一方面是通过改变体积分数来考察粒子问的相互作用对悬浮液的介电响应的影响。为了阐明此体系的多种弛豫机制和由此而产生的多种弛豫现象,我们把一些重要的结果和以往报导的单组成成分粒子悬浮液的介电测量所获得的结果进行对比。同时,我们用Hania方法计算出了代表粒子个体性质的相参数。通过这个平行实验和分析结果来考察PS-导电聚合物核/壳复合微球悬浮液的介电行为,从而可以揭示出核-壳导电(包括半导体)复合微球是否都与PS-导电聚合物核/壳复合微球具有相同的介电弛豫行为或是相同的介电弛豫谱特征。
4、作为一个前期工作的拓展性和系统性的研究,我们在同频率域内对PS-PANI核/壳复合微球悬浮液进行了介电测量和解析。目的是对PS-导电聚合物核/壳复合微球悬浮液的介电行为的研究献上进一步的考察,主要从粒子体积分数和悬浮液的温度对悬浮液的介电行为的影响两方面进行研究。重点研究PS-PANI微球悬浮液的介电弛豫的特征,进而来分析这种体系的介电弛豫行为与传统粒子PS的介电行为的差异,从而达到分析此特殊非均相体系的介电弛豫行为的目的。
5、本工作的最后一章是对整个工作的总结:通过三种体系(PS-PPY,PS-ZnO,PS-PANI)粒子悬浮液的介电测量和介电分析,我们对PS-导电聚合物核/壳复合微球的悬浮液的介电行为特征作出总结,希望能为今后的核/壳粒子悬浮液介电行为的研究提供一定的实验和理论基础。