多巴胺功能化修饰设备SiO2/Ag纤维复合材料的研究
海洋贻贝类黏性蛋白的发现，为材料表面改性提供了一种新方法。本论文主要利用多巴胺自聚合引入酚羟基和含氮官能团等功能基团，实现对玻璃纤维和针状硅酸盐纳米纤维的表面改性。然后，利用多巴胺辅助化学镀或聚多巴胺直接氧化还原方法制备镀银玻璃纤维和银/针状硅酸盐纳米纤维复合材料，从而实现在微纳米纤维上实现金属化。主要工作如下:
(1)本论文提出了一种高效、环保的方法制备高导电镀银玻璃纤维。在有氧潮湿碱性条件下，将玻璃纤维放入配好的多巴胺溶液中，多巴胺就会氧化自聚合从而在玻璃纤维表面形成聚多巴胺层。含有酚羟基和含氮官能团的聚多巴胺既是银粒子和玻璃纤维的连接剂，又是将Ag+还原为单质银的还原剂。利用化学镀方法，在外加还原剂葡萄糖的作用下制备的镀银玻璃纤维，用X射线光电子能谱(XPS)，X射线衍射(XRD)，扫描电镜(SEM)和四探针分别表征玻璃纤维的表面元素组成，物相组成，表面形貌和电阻率。结果表明，金属态的银粒子致密均匀的沉积在玻璃纤维表面。通过改变硝酸银和多巴胺浓度可以得到银的质量分数为9.5-24％的镀银玻璃纤维，且镀银玻璃纤维的电阻率最低为1.0mΩ·cm。
(2)由微米级过渡到纳米级，本论文还研究了多巴胺改性针状硅酸盐纳米纤维，并利用聚多巴胺还原银离子制备银/针状硅酸盐纳米复合材料。一方面研究了多巴胺浓度和聚合时间对改性纳米纤维的影响，另一方面研究了外加还原剂，pH，温度和络合剂对银/纳米纤维复合材料的影响。用X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外光谱(FTIR)对改性前后针状硅酸盐的表面元素组成和官能团进行表征，扫描电镜(SEM)观察改性纳米纤维的表面形貌，高分辨透射电镜(HRTEM)研究纳米纤维的微观形貌和微观结构，X射线衍射(XRD)表征纳米纤维的物相组成。结果表明当pH为8.5，反应温度为60℃时，单质纳米银粒子粒径为2.15nm且粒径分布均匀。
本论文用多巴胺对无机纤维材料进行表面改性，并在此基础上采用化学镀、氧化还原法实现微米/纳米材料表面金属化，金属与材料表面具有牢固的结合力，为材料表面金属化提供一个新思路、新方法。
化学镀;多巴胺;玻璃纤维;针状硅酸盐;银纤维;复合材料;二氧化硅
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
王文才
2012
中文
TB333;TQ343.2
71
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）