單壁碳納米管的功能化和嵌段共聚物復(fù)合薄膜的自組裝的開題報告

單壁碳納米管的功能化和嵌段共聚物復(fù)合薄膜的自組裝的開題報告一、研究背景單壁碳納米管（SWNT）具有極高的比表面積和電子輸運性能，因此被廣泛應(yīng)用于納米電子學(xué)、生物傳感、光電材料等領(lǐng)域。然而，由于SWNT表面上大量的振動基團和疏水性，使得其應(yīng)用受到嚴(yán)重的限制。為了解決這一問題，研究者們經(jīng)過多年的探索，發(fā)現(xiàn)通過功能化修飾SWNT表面可以改善SWNT的操作性能，并且拓展SWNT的應(yīng)用領(lǐng)域。另一方面，嵌段共聚物（BCP）是一種具有高度結(jié)構(gòu)有序性的材料，其可以自組裝形成周期性結(jié)構(gòu)。基于BCP的自組裝性質(zhì)，研究者們可以使用BCP模板來制備納米結(jié)構(gòu)，如儲存介質(zhì)、納米電路、模板制備等。由于BCP薄膜的自組裝性質(zhì)非常依賴于其相互作用強度、相容性和結(jié)構(gòu)尺寸等因素，因此通過BCP復(fù)合SWNT可以進(jìn)一步拓展SWNT在納米技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。二、研究目的本研究的主要目的是研究SWNT的表面功能化和BCP復(fù)合SWNT的制備。具體目的包括：1.通過化學(xué)修飾方法，實現(xiàn)對SWNT表面的羥基、羧基、氨基等官能團的引入和表面改性。2.通過自組裝技術(shù)，制備具有不同周期性結(jié)構(gòu)的BCP薄膜，并對薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。3.通過交替層積技術(shù)（LbL），將SWNT和BCP交替沉積，制備SWNT/BCP復(fù)合薄膜，并對其結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和電學(xué)性能進(jìn)行表征。三、研究內(nèi)容和方法流程1.SWNT的功能化及表面改性方法：1.1羥基化方法：在碳納米管表面引入羥基官能團，可實現(xiàn)碳納米管與水之間的吸附。1.2羧基化方法：在碳納米管表面引入羧基官能團，可實現(xiàn)碳納米管與陽離子之間的靜電相互作用。1.3氨基化方法：在碳納米管表面引入氨基官能團，可實現(xiàn)碳納米管與酸性粒子之間的相互作用。2.BCP薄膜的自組裝方法：2.1制備BCP薄膜：將BCP溶液滴在基板表面，控制不同參數(shù)，如溶液濃度、溫度和濕度等，形成具有不同周期性結(jié)構(gòu)的BCP薄膜。2.2表征BCP薄膜結(jié)構(gòu)：使用掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）等手段對薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。3.SWNT/BCP復(fù)合薄膜的制備方法：3.1交替層積技術(shù)（LbL）：通過交替沉積方法，將SWNT和BCP層層堆疊，形成復(fù)合薄膜。3.2表征復(fù)合薄膜：使用SEM、AFM和透射電鏡（TEM）等手段對SWNT/BCP復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和電學(xué)性能進(jìn)行表征。四、研究意義和預(yù)期結(jié)果1.提高SWNT在納米電子學(xué)、生物傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用價值，并擴展了其應(yīng)用范圍。2.研究SWNT表面功能化和BCP復(fù)合SWNT的制備，可以進(jìn)一步加深對自組裝材料的認(rèn)識和對其自組裝性質(zhì)的控制。3.研究結(jié)果可為開發(fā)新型納米材料和納米器件提供新的思路和方向。預(yù)期結(jié)果如下：1.成功構(gòu)建各種表面功能化的SWNT。2.通過自組裝技術(shù)成功制備不同周期性結(jié)構(gòu)的BCP薄膜。3.成功制備SWNT/BC