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聚(二烯丙基二甲基氯化铵)-聚(丙烯酸)多层膜的显着结构和弹性弛豫动力学
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2016-03-03 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b00823
Grégory Francius 1, 2 , Angélina Razafitianamaharavo 3, 4 , Mariam Moussa 3, 4 , Manuel Dossot 1, 2 , Erwan André 1, 2 , Jalal Bacharouche 1, 2 , Bernard Senger 5, 6 , Vincent Ball 5, 6 , Jérôme F.L. Duval 3, 4
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通过原位原子力显微镜和空间分辨拉曼光谱分析(辅以密度泛函理论),阐明了非平衡聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDADMAC)-聚(丙烯酸)(PAA)多层膜的显着机械和结构性能( DFT)计算。出乎意料的是,新鲜指数增长(PDADMAC–PAA)n聚电解质膜表现为玻璃态材料,杨氏模量高达2 MPa。它们的组织受到PDADMAC-PAA静电相互作用与PAA电荷的水稳定性之间竞争的制约,该竞争限制了聚阳离子链和聚阴离子链之间的缔合。在pH为3的PAA弱去质子化的情况下,这种竞争导致在定义明确的甜甜圈状结构(直径2–12μm,高度100-200 nm)中形成无水PDADMAC–PAA聚电解质复合物。该膜的机械刚度可与线性生长膜的经典机械刚度相媲美。(PDADMAC–PAA)n的弛豫薄膜在5天内达到平衡,其标志是所有甜甜圈状结构逐渐消失,导致杨氏模量降低了3倍。加热后,通过增加PDADMAC和PAA链的扩散速率,可以大大加速膜的机械软化:在60°C的温度下热处理2 h后,恢复了5天自然老化膜的形态和机械特性。结合起来,这会引起从固有的薄膜电荷补偿到外部的薄膜电荷补偿的转变。也就是说,紧密压实的聚电解质复合物逐渐改变为凝聚层,这些凝聚层通过静电松散地结合在一起。结果表明,这种指数增长的薄膜的非典型结构转变可用于微米级的可逆激光辅助印刷应用。



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更新日期:2016-03-03
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