CN101235258B - 干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜及制备方法和应用，涉及功能材料制备技术领域。该复合膜是由聚噻吩微米管阵列和致密的导电高分子层复合而成。其制备方法是在室温下采用一室三电极法聚合得到聚噻吩微米管阵列膜，再在聚噻吩微米管阵列膜的背面聚合得到致密的导电高分子层，然后溶去模板，清洗后收集于固体表面，自然干燥后得到高粘结强度的聚噻吩复合膜干性粘结剂。该聚噻吩微米管阵列复合膜与亲水性固体表面(如玻璃，云母等)粘结时，其粘附力在水平方向上达到105-184牛顿/平方厘米，垂直方向上32-88牛顿/平方厘米；可运用于爬壁功能机器人，各种物件的干性缝合，以及显示屏和电子元件的悬挂与固定场合。
Description
技术领域
本发明涉及功能材料制备技术领域，具体的说是涉及一种与光滑固体表面通过干燥可产生高粘结强度的具有纳米结构的聚噻吩/导电高分子复合膜；包括该膜材料的制备方法及其用途。
背景技术
芳香性化合物在中性电解质的氧化电化学聚合电位比较高，从而需要用贵金属或石墨作为工作电极，而且高的氧化聚合电位常常导致电解质的分解和产物的过氧化，造成链结构缺陷。1995年，人们发现在三氟化硼乙醚溶液中通过电化学聚合可以在低电位下获得力学强度比铝箔还高的聚噻吩膜，从而开创了导电高分子合成的一个新的研究领域。在三氟化硼乙醚溶液中电化学聚合得到的聚噻吩膜具有高强度，高硬度和一定的柔韧性。高强度的聚噻吩材料被用于研制高性能电化学驱动器件以及高性能的电致变色器件。结合电化学和模板技术还可以制备具有优异整流效应和高双电层电容量的聚噻吩/聚苯纳米管异质结阵列。
壁虎能在光滑的墙壁和房顶上爬行主要是因为它们具有特殊的脚趾结构。为了模仿壁虎脚的结构与功能，干性粘结材料(Dry adhesive)和技术受到广泛关注。这类材料在具有爬壁功能的机器人研制，各种物件的干性缝合，显示屏和电子元件的悬挂与固定等方面具有重要的应用。目前，用于制备干性粘接膜的材料有聚酰亚胺，聚氨酯以及碳纳米管等。这些干性粘结材料带有微/纳米结构化的表面，通过应力作用贴在光滑的固体表面产生粘接作用。粘接力一般在40牛顿/平方厘米以下。研究表明，材料的微/纳米结构化的表面以及材料自身的性能，如杨氏模量，硬度，强度和柔韧性，是制备高粘结强度干性粘结剂的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜，该复合膜与光滑固体表面通过干燥充分接触可产生很强的粘附力。
本发明的另一目的在于提供上述干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜的制备方法。
本发明的再一个目的在于提供上述干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜的用途。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
一种干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜，其特征在于：该复合膜是由聚噻吩微米管阵列和致密的导电高分子层复合而成，所述聚噻吩微米管阵列中微米管的直径为20～200纳米，微米管的长度为8～20微米，所述的致密的聚噻吩层的厚度为2～20微米，该复合膜与光滑固体表面通过干燥充分接触产生粘附力。
本发明所述的干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜，其特征在于：聚噻吩微米管阵列中微米管的优选直径为200纳米，微米管的优选长度为11～13微米，致密的导电高分子层的厚度优选为2～5微米。
本发明所述的致密的导电高分子层优选为聚噻吩及其衍生物层、聚吡咯层或聚苯层。
本发明还提供了一种制备所述干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
1)在孔径为20～200纳米的氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层金，作为电化学制备的工作电极；
2)将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，室温下采用一室三电极法聚合；用不锈钢板与氧化铝模板喷金一侧靠紧，在恒电压1.25～1.35伏下进行聚合，得到生长在金层上的聚噻吩微米管阵列膜；
3)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上，通过铂丝和金层接触，利用夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极，采用一室三电极法聚合，在聚噻吩微米管阵列膜的背面得到致密的导电高分子层；
4)将包含在聚噻吩微米管阵列膜/致密的导电高分子层中的氧化铝模板去除，得到聚噻吩微米管阵列膜/致密的导电高分子层复合膜，然后浸泡在去离子水中，并反复清洗；
5)将清洗后的聚噻吩微米管阵列膜/致密的导电高分子层复合膜收集到光滑固体表面上，并使聚噻吩微米管阵列膜面对着光滑固体表面；在自然状态下干燥，得到干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜。
本发明所述的干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜在具有爬壁功能的机器人，各种物件的干性缝合，以及显示屏或电子元件的悬挂与固定中的应用。
本发明具有以下优点及突出性效果：
①本发明提供的通过电化学和模板技术制备的干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜，自干燥后形成与光滑固体表面粘结，可产生较强的粘附力，特别是与亲水性固体表面(如玻璃，云母等)粘结时，其粘附力在水平方向上达到105-184牛顿/平方厘米，垂直方向上32-88牛顿/平方厘米。
②该干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜厚薄均匀且可控，同时膜的大小基本上只受模板大小的限制。
③将复合膜的致密层由聚噻吩改为聚噻吩衍生物层、聚吡咯层或聚苯层，其干性粘结性能没有改变。
④本发明利用了电化学和模板法来制备一种干燥后与光滑固体表面产生高粘附力的聚噻吩微米管阵列/致密导电高分子双层复合膜。该方法可以在室温下进行，且装置简单，操作方便，成本低，重复性好，适用于大规模制备，该膜具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1电化学模板法制备装置截面示意图。
1-参比电极；2-对电极；3-聚四氟乙烯；4-电解液；5-氧化铝模板；6-聚四氟乙烯夹具；7-固定螺丝；8-不锈钢板电极；9-真空脂。
图2为实施例1和例2的聚噻吩阵列/致密导电高分子双层复合膜制备过程示意图。A：在一侧喷金的氧化铝模板的孔内电化学沉积聚噻吩，B：取出不锈钢板并翻转沉积的导电高分子致密膜，C：在模板喷金一侧电化学沉积一层聚噻吩或聚吡咯膜，D：溶掉PC模板；10-金层；11-氧化铝模板；12-不锈钢板；13-聚噻吩微米管阵列；14-致密聚噻吩。
图3为实施例1制备的聚噻吩阵列/致密聚噻吩双层复合膜的扫描电镜照片。
图4为实施例1制备的干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜垂直方向上粘附力测试结果。
图5为实施例1的制备的干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜水平水平方向上粘附力测试结果。
具体实施方式
本发明提供的一种干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜，该复合膜是由聚噻吩微米管阵列和致密的导电高分子层复合而成，致密的导电高分子可采用聚噻吩及其衍生物，聚吡咯或聚苯，在所述聚噻吩微米管阵列中微米管的直径为20～200纳米，所述的微米管的长度8～20微米；所述的致密的导电高分子层的厚度为2～20微米。
本发明提供一种上述干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜的制备方法，其利用了电化学模板和自干燥技术，具体包括如下步骤：
1)在孔径为20～200纳米的氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层金，作为电化学制备的工作电极；
2)将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，室温下采用一室三电极法聚合；用不锈钢板与氧化铝模板喷金一侧靠紧，在恒电压1.25～1.35伏下进行聚合，通过控制聚合时间，得到生长在金层上的微米管长度为8～20微米的聚噻吩微米管阵列膜；
3)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上，通过铂丝和金层接触，利用夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极，采用一室三电极法聚合，通过控制聚合时间，在聚噻吩微米管阵列膜的背面得到厚度为2～20微米的致密的导电高分子层；
4)将包含在聚噻吩微米管阵列膜/致密的导电高分子层中的氧化铝模板去除，得到聚噻吩微米管阵列膜/致密的导电高分子层复合膜，然后浸泡在去离子水中，并反复清洗；
5)将清洗后的聚噻吩微米管阵列膜/致密的导电高分子层复合膜收集到光滑固体表面上，并使聚噻吩微米管阵列膜面对着光滑固体表面；在自然状态下干燥，得到干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜。
本发明提供一种上述干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜的用途。该聚噻吩复合膜干燥后与光滑固体表面产生了强的粘结力，特别是与亲水性固体表面在水平方向上达到105-184牛顿/平方厘米，垂直方向上32-88牛顿/平方厘米。该干性粘结膜可用于显示屏，电子元件的悬挂和固定，也可以用于其它需要干性粘结的体系。
实施例1、
1)在孔径为200纳米的氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层20纳米的金，利用聚四氟乙烯夹具(附图1)进行固定，作为电化学制备的工作电极；将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，一室三电极电化学聚合；用不锈钢板与模板喷金一侧靠紧，模板孔底部的金层便起到电荷收集作用从而在其上沉积聚噻吩；在恒电压1.3伏电压下进行聚合，得到生长在金层上的聚噻吩微米管阵列，管长通过聚合时间和聚合电流控制在11微米；
2)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上；通过铂丝和金层接触，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；一室三电极电化学聚合得到致密聚噻吩层，其厚度控制在2微米；
3)将包含氧化铝模板的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜在氢氧化钠溶液中浸泡24小时溶出氧化铝模板，反复用去离子水清洗；将溶去氧化铝模板后的聚噻吩复合膜在稀盐酸溶液中浸泡，然后用去离子水反复清洗至PH≤7，1)，2)和3)的实施过程见附图2；
4)将在去离子水中浸泡的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜用已经处理干净的玻璃片收集到其表面上，且将聚噻吩微米管阵列面对着收集片表面，在自然状态下干燥；
5)用电子万能拉伸测试仪进行测试，拉伸速度为0.05毫米/分。
其形貌如图3的扫描电镜照片所示，可见聚噻吩微米管阵列中微米管的直径约为200纳米，所述的微米管的长度为11微米。所述的致密的聚噻吩层的，表面比较粗糙，厚度为2微米。所述的微米管由于大的比表面积聚集成簇。但是所述的微米管阵列直立于致密的聚噻吩膜，并没有发生明显的倒伏。
如图4所示，面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜垂直方向上的粘附力为88N/cm2。
如图5所示，面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜水平方向上的粘附力为164N/cm2。
实施例2、
1)在孔径为200米氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层20纳米的金，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，一室三电极电化学聚合；用不锈钢板与模板喷金一侧靠紧，模板孔底部的金层便起到电荷收集作用从而在其上沉积聚噻吩，在恒电压1.3伏电压下进行聚合，得到生长在金层上的聚噻吩微米管阵列，管长通过聚合时间和聚合电流控制在8微米；
2)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上；通过铂丝和金层接触，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；一室三电极电化学聚合得到致密聚噻吩层，其厚度控制在20微米；
3)将包含氧化铝模板的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜在氢氧化钠溶液中浸泡24小时溶出氧化铝模板，反复用去离子水清洗；将溶去氧化铝模板后的聚噻吩复合膜在稀盐酸溶液中浸泡，然后用去离子水反复清洗至PH≤7；
4)将在去离子水中浸泡的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜用已经处理干净的玻璃片收集到其表面上，且将聚噻吩微米管阵列面对着收集片表面，在自然状态下干燥；
5)用电子万能拉伸测试仪进行测试，拉伸速度为0.05毫米/分。
该复合膜中聚噻吩微米管阵列中微米管的直径约为200纳米，所述的微米管的长度为8微米。所述的致密的聚噻吩层表面比较粗糙，厚度为20微米。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜垂直方向上的粘附力为40N/cm2。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜水平方向上的粘附力为110N/cm2。
实施例3、
1)在孔径为200纳米氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层20纳米的金，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，一室三电极电化学聚合；用不锈钢板与模板喷金一侧靠紧，模板孔底部的金层便起到电荷收集作用从而在其上沉积聚噻吩，在恒电压1.3伏电压下进行聚合，得到生长在金层上的聚噻吩微米管阵列，管长通过聚合时间和聚合电流控制在20微米；
2)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上；通过铂丝和金层接触，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；一室三电极电化学聚合得到致密聚噻吩层，其厚度控制在2微米；
3)将包含氧化铝模板的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜在氢氧化钠溶液中浸泡24小时溶出氧化铝模板，反复用去离子水清洗；将溶去氧化铝模板后的聚噻吩复合膜在稀盐酸溶液中浸泡，然后用去离子水反复清洗至PH≤7；
4)将在去离子水中浸泡的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜用已经处理干净的玻璃片收集到其表面上，且将聚噻吩微米管阵列面对着收集片表面，在自然状态下干燥；
5)用电子万能拉伸测试仪进行测试，拉伸速度为0.05毫米/分。
该复合膜中聚噻吩微米管阵列中微米管的直径约为200纳米，所述的微米管的长度为20微米。所述的致密的聚噻吩层的，表面比较粗糙，厚度为2微米。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜垂直方向上的粘附力为45N/cm2。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜水平方向上的粘附力为140N/cm2。
实施例4、
1)在孔径为20纳米氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层20纳米的金，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，一室三电极电化学聚合；用不锈钢板与模板喷金一侧靠紧，模板孔底部的金层便起到电荷收集作用从而在其上沉积聚噻吩，在恒电压1.3伏电压下进行聚合，得到生长在金层上的聚噻吩微米管阵列，管长通过聚合时间和聚合电流控制在11微米；
2)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上；通过铂丝和金层接触，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；一室三电极电化学聚合得到致密聚噻吩层，其厚度控制在2微米；
3)将包含氧化铝模板的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜在氢氧化钠溶液中浸泡24小时溶出氧化铝模板，反复用去离子水清洗；将溶去氧化铝模板后的聚噻吩复合膜在稀盐酸溶液中浸泡，然后用去离子水反复清洗至PH≤7；
4)将在去离子水中浸泡的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜用已经处理干净的玻璃片收集到其表面上，且将聚噻吩微米管阵列面对着收集片表面，在自然状态下干燥；
5)用电子万能拉伸测试仪进行测试，拉伸速度为0.05毫米/分。
该复合膜中聚噻吩微米管阵列中微米管的直径约为20纳米，所述的微米管的长度为11微米。所述的致密的聚噻吩层表面比较粗糙，厚度为2微米。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜垂直方向上的粘附力为35N/cm2。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜水平方向上的粘附力为108N/cm2。
实施例5、
1)在孔径为200纳米氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层20纳米的金，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，一室三电极电化学聚合；用不锈钢板与模板喷金一侧靠紧，模板孔底部的金层便起到电荷收集作用从而在其上沉积聚噻吩，在恒电压1.3伏电压下进行聚合，得到生长在金层上的聚噻吩微米管阵列，管长通过聚合时间和聚合电流控制在20微米；
2)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上；通过直径为0.2毫米的铂丝和金层接触，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；电解液改变成含有0.1摩尔/升吡咯，75％异丙醇，20％三氟化硼乙醚和5％聚乙二醇的混合溶液，恒电压0.8伏下聚合得到致密聚吡咯层，其厚度控制在2微米；
3)将包含氧化铝模板的聚噻吩微米管阵列/致密聚吡咯复合膜在氢氧化钠溶液中浸泡24小时溶出氧化铝模板，反复用去离子水清洗；将溶去氧化铝模板后的聚噻吩复合膜在稀盐酸溶液中浸泡，然后用去离子水反复清洗至PH≤7；
4)将在去离子水中浸泡的聚噻吩微米管阵列/致密聚吡咯复合膜用已经处理干净的玻璃片收集到其表面上，且将聚噻吩微米管阵列面对着收集片表面，在自然状态下干燥；
5)用电子万能拉伸测试仪进行测试，拉伸速度为0.05毫米/分。
该复合膜中聚噻吩微米管阵列中微米管的直径约为200纳米，所述的微米管的长度为20微米。所述的致密的聚吡咯层表面比较粗糙，厚度为2微米。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜垂直方向上的粘附力为32N/cm2。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜水平方向上的粘附力为184N/cm2。
实施例6、
1)在孔径为200纳米氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层20纳米的金，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，一室三电极电化学聚合；用不锈钢板与模板喷金一侧靠紧，模板孔底部的金层便起到电荷收集作用从而在其上沉积聚噻吩，在恒电压1.3伏电压下进行聚合，得到生长在金层上的聚噻吩微米管阵列，管长通过聚合时间和聚合电流控制在18微米；
2)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上；通过铂丝和金层接触，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；电解液改变成含有1摩尔/升苯，67％三氟化硼乙醚和23％三氟乙酸混合溶液，恒电压1.5伏下聚合得到致密聚苯层，其厚度控制在6微米；
3)将包含氧化铝模板的聚噻吩微米管阵列/致密聚苯复合膜在氢氧化钠溶液中浸泡24小时溶出氧化铝模板，反复用去离子水清洗；将溶去氧化铝模板后的聚噻吩复合膜在稀盐酸溶液中浸泡，然后用去离子水反复清洗至PH≤7；
4)将在去离子水中浸泡的聚噻吩微米管阵列/致密聚苯复合膜用已经处理干净的玻璃片收集到其表面上，且将聚噻吩微米管阵列面对着收集片表面，在自然状态下干燥；
5)用电子万能拉伸测试仪进行测试，拉伸速度为0.05毫米/分。
该复合膜中聚噻吩微米管阵列中微米管的直径约为200纳米，所述的微米管的长度为18微米。所述的致密的聚噻吩层表面比较粗糙，厚度为6微米。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜垂直方向上的粘附力为46N/cm2。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜水平方向上的粘附力为113N/cm2。
实施例7、
1)在孔径为200纳米氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层20纳米的金，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，一室三电极电化学聚合；用不锈钢板与模板喷金一侧靠紧，模板孔底部的金层便起到电荷收集作用从而在其上沉积聚噻吩，在恒电压1.3伏电压下进行聚合，得到生长在金层上的聚噻吩微米管阵列，管长通过聚合时间和聚合电流控制在16微米；
2)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上；通过铂丝和金层接触，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；电解液改变成含有0.1摩尔/升3-氯噻吩，70％三氟化硼乙醚和30％三氟乙酸混合溶液，恒电压1.0伏下聚合得到致密聚3-氯噻吩层，其厚度控制在2微米；
其厚度控制在4微米；
3)将包含氧化铝模板的聚噻吩微米管阵列/致密聚3-氯噻吩复合膜在氢氧化钠溶液中浸泡24小时溶出氧化铝模板，反复用去离子水清洗；将溶去氧化铝模板后的聚噻吩复合膜在稀盐酸溶液中浸泡，然后用去离子水反复清洗至PH≤7；
4)将在去离子水中浸泡的聚噻吩微米管阵列/致密聚3-氯噻吩复合膜用已经处理干净的玻璃片收集到其表面上，且将聚噻吩微米管阵列面对着收集片表面，在自然状态下干燥；
5)用电子万能拉伸测试仪进行测试，拉伸速度为0.05毫米/分。
该复合膜中聚噻吩微米管阵列中微米管的直径约为200纳米，所述的微米管的长度为16微米。所述的致密的聚噻吩层表面比较粗糙，厚度为4微米。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜垂直方向上的粘附力为55N/cm2。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜水平方向上的粘附力为123N/cm2。
实施例8、
1)在孔径为200纳米氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层20纳米的金，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，一室三电极电化学聚合；用不锈钢板与模板喷金一侧靠紧，模板孔底部的金层便起到电荷收集作用从而在其上沉积聚噻吩，在恒电压1.3伏电压下进行聚合，得到生长在金层上的聚噻吩微米管阵列，管长通过聚合时间和聚合电流控制在11微米；
2)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上；通过铂丝和金层接触，利用聚四氟乙烯夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极；一室三电极电化学聚合得到致密聚噻吩层，其厚度控制在2微米；
3)将包含氧化铝模板的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜在氢氧化钠溶液中浸泡24小时溶出氧化铝模板，反复用去离子水清洗；将溶去氧化铝模板后的聚噻吩复合膜在稀盐酸溶液中浸泡，然后用去离子水反复清洗至PH≤7；
4)将在去离子水中浸泡的聚噻吩微米管阵列/致密聚噻吩复合膜用已经处理干净的云母片收集到其表面上，且将聚噻吩微米管阵列面对着收集片表面，在自然状态下干燥；
5)用电子万能拉伸测试仪进行测试，拉伸速度为0.05毫米/分。
该复合膜中聚噻吩微米管阵列中微米管的直径约为200纳米，所述的微米管的长度为20微米。所述的致密的聚噻吩层的，表面比较粗糙，厚度为2微米。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜垂直方向上的粘附力为88N/cm2。
面积为1.0cm2干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜水平方向上的粘附力为140N/cm2。
Claims (5)
1. 一种干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜，其特征在于：该复合膜是由聚噻吩微米管阵列和致密的导电高分子层复合而成，所述聚噻吩微米管阵列中微米管的直径为20～200纳米，微米管的长度为8～20微米，所述的致密的导电高分子层的厚度为2～20微米，该复合膜与光滑固体表面通过干燥充分接触产生粘附力。
2. 按照权利要求1所述的干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜，其特征在于：聚噻吩微米管阵列中微米管的直径为200纳米，微米管的长度为11～13微米，致密的导电高分子层的厚度为2～5微米。
3. 按照权利要求1或2所述的干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜，其特征在于：所述的致密的导电高分子层为聚噻吩及其衍生物层、聚吡咯层或聚苯层。
4. 一种制备如权利要求1所述的干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
1)在孔径为20～200纳米的氧化铝模板的一侧真空蒸镀一层金，作为电化学制备的工作电极；
2)将噻吩单体溶解于重蒸的三氟化硼乙醚溶液中，充氮除氧作为电解质溶液，室温下采用一室三电极法聚合；用不锈钢板与氧化铝模板喷金一侧靠紧，在恒电压1.25～1.35伏下进行聚合，通过控制聚合时间，得到生长在金层上的微米管长度为8～20微米的聚噻吩微米管阵列膜；
3)将与金层紧密连接的不锈钢板去掉，翻转已经沉积好的聚噻吩微米管阵列膜，使金层向上，通过铂丝和金层接触，利用夹具进行固定，作为电化学制备的工作电极，采用一室三电极法聚合，通过控制聚合时间，在聚噻吩微米管阵列膜的背面得到厚度为2～20微米的致密的导电高分子层；
4)将包含在聚噻吩微米管阵列膜/致密的导电高分子层中的氧化铝模板去除，得到聚噻吩微米管阵列膜/致密的导电高分子层复合膜，然后浸泡在去离子水中，并反复清洗；
5)将清洗后的聚噻吩微米管阵列膜/致密的导电高分子层复合膜收集到光滑固体表面上，并使聚噻吩微米管阵列膜面对着光滑固体表面；在自然状态下干燥，得到干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜。
5. 如权利要求1所述的干性粘结聚噻吩微米管阵列复合膜在具有爬壁功能的机器人，各种物件的干性缝合，以及显示屏或电子元件的悬挂与固定中的应用。
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