上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜制造技术

本发明专利技术涉及上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜及其制备方法，属于功能材料制备技术领域。本发明专利技术包括四个步骤：(1)制备纺丝液；(2)制备[NaGdF

Step Janus film of up-down conversion luminescence magnetic multiple anisotropic guide Station

【技术实现步骤摘要】
上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜
本专利技术涉及功能材料制备
，具体说涉及上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜及其制备方法。
技术介绍
各向异性导电膜已广泛应用于现代电子工业中。开发新型各向异性导电膜材料，并使其具有其他多功能特性，是重要的发展方向。Janus微米纤维和Janus纳米带是指两种化学组成在同一微米纤维和纳米带中具有明确分区结构，具有两种或两种以上性质，如Janus微米纤维的一侧具有上转换发光功能，另一侧具有导电和磁性功能，将这些Janus微米纤维定向排列，得到Janus微米纤维阵列膜，这种阵列膜将具有上转换发光磁性和各向异性导电三功能；如果Janus纳米带的一侧具有下转换发光功能，另一侧具有导电功能，将这些Janus纳米带定向排列，可以得到Janus纳米带阵列膜，这种阵列膜将具有发光和各向异性导电双功能。Eu(TTA)3(TPPO)2，其中TTA为2-噻吩甲酰三氟丙酮，TPPO为三苯基氧膦，是应用广泛的红色荧光物质。NaGdF4:Yb3+,Er3+是一种重要的上转换发光物质。聚苯胺PANI是应用广泛的廉价导电高分子材料。CoFe2O4纳米晶是良好的磁性材料。聚甲基丙烯酸甲酯PMMA是一种廉价而性能优良的高分子材料。利用Eu(TTA)3(TPPO)2配合物、PANI、NaGdF4:Yb3+,Er3+、CoFe2O4和PMMA来构筑上下转换发光导电磁性多功能材料是理想的原料。当黑绿色的导电PANI和黑色的磁性CoFe2O4纳米晶与稀土化合物直接接触混合，就会显著地降低稀土化合物的发光效果，因此要获得稀土化合物良好的发光效果，必须使Eu(TTA)3(TPPO)2和NaGdF4:Yb3+,Er3+与PANI和CoFe2O4纳米晶实现有效分离。如果将聚甲基丙烯酸甲酯PMMA与导电PANI混合制备成纳米带，导电PANI在纳米带中是连续的，保证了其的高导电性，作为Janus纳米带的一侧，则该侧具有导电性，而将Eu(TTA)3(TPPO)2分散于PMMA中制备成纳米带，作为Janus纳米带的另一侧，则该侧具有下转换红色发光特性，形成[Eu(TTA)3(TPPO)2/PMMA]//[PANI/PMMA]红色荧光导电双功能Janus纳米带，从而使PANI与Eu(TTA)3(TPPO)2实现有效分离，获得良好的下转换发光效果，当采用特殊装置接收时，可以得到Janus纳米带阵列膜，这样沿着Janus纳米带长度方向导电性强，而沿着垂直于Janus纳米带长度方向即宽度方向上，由于有不导电的Eu(TTA)3(TPPO)2/PMMA结构单元，使得该方向具有绝缘性，从而具有各向异性导电性，这样就可以得到[Eu(TTA)3(TPPO)2/PMMA]//[PANI/PMMA]各向异性导电红色荧光Janus纳米带阵列膜；如果将PMMA与PANI和CoFe2O4纳米晶混合制备成微米纤维，导电PANI在微米纤维中是连续的，保证了其的高导电性，作为Janus微米纤维的一侧，则该侧具有导电和磁性，而将NaGdF4:Yb3+,Er3+纳米棒分散于PMMA中制备成微米纤维，作为Janus微米纤维的另一侧，则该侧具有绿色上转换发光特性，形成[NaGdF4:Yb3+,Er3+/PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA]绿色上转换荧光导电磁性三功能Janus微米纤维，从而使PANI和CoFe2O4与NaGdF4:Yb3+,Er3+实现有效分离，获得良好的上转换发光效果，当采用特殊装置接收时，可以得到Janus微米纤维阵列膜，这样沿着Janus微米纤维长度方向导电性强，而沿着垂直于Janus微米纤维长度方向即径向方向上，由于有不导电的NaGdF4:Yb3+,Er3+/PMMA结构单元，使得该方向具有绝缘性，从而具有各向异性导电性，这样就可以得到[NaGdF4:Yb3+,Er3+/PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA]各向异性导电磁性绿色上转换荧光三功能Janus微米纤维阵列膜；如果以[NaGdF4:Yb3+,Er3+/PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA]各向异性导电磁性绿色上转换荧光三功能Janus微米纤维阵列膜为下层膜，以[Eu(TTA)3(TPPO)2/PMMA]//[PANI/PMMA]各向异性导电红色荧光Janus纳米带阵列膜为上层膜，上层的Janus纳米带阵列膜只覆盖下层Janus微米纤维膜的一半，形成台阶结构，这两张阵列膜牢固地结合在一起形成上下结构台阶形复合Janus膜，在这张复合Janus结构膜的上下两层膜中，Janus微米纤维的长度方向和Janus纳米带长度方向相互垂直，也即导电方向相互垂直，Janus微米纤维的直径方向和Janus纳米带宽度方向相互垂直，也即绝缘方向相互垂直，因此，这种Janus膜上下方向上具有双各向异性导电特性，同时在膜表面上左右方向也具有双各向异性导电特性，因此该特殊结构的台阶形Janus膜具有多重各向异性导电特性，与此同时该膜还具有磁性和红绿双色荧光。此种特殊的Janus结构膜，将在未来纳米科技和电子工业领域具有重要的应用前景。目前尚未见相关的文献报道。静电纺丝技术广泛用于制备光电磁纳米纤维膜。QingbiaoYang,etal.采用静电纺丝技术制备了Fe2O3nanoparticles/Eu(DBM)3(Bath)复合双功能磁光纳米纤维膜[JournalofColloidandInterfaceScience,2010,350,396-401]，董相廷等人采用静电纺丝技术制备了Fe3O4/Eu(BA)3phen/PVP磁光双功能复合纳米纤维膜[JournalofNanoparticleResearch,2012,14(10):1203-1209]、Eu(BA)3phen/PANI/PVP光电双功能复合纳米纤维膜[高等学校化学学报,2012,33(8),1657-1662]和Eu(BA)3phen/PANI/Fe3O4/PVP光电磁三功能纳米纤维膜[JournalofMaterialsScience:MaterialsinElectronics,2014,25(3),1309-1316]。董相廷等人采用静电纺丝技术制备了单各向异性导电-磁-光三功能Janus纳米带阵列膜(国家专利技术专利，授权号：201410795673.0；Adv.Funct.Mater.,2015,25,2436-2443)。目前，未见利用静电纺丝技术制备上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜。
技术实现思路
在
技术介绍
中采用静电纺丝技术制备了光电磁双功能和三功能纳米纤维膜以及单各向异性导电-磁-光三功能Janus纳米带阵列膜。所使用的模板剂、溶剂、原料和最终的目标产物与本专利技术的方法有所不同。本专利技术是这样实现的，将NaGdF4:Yb3+,Er3+纳米棒、PMMA、N,N-二甲基甲酰胺DMF和氯仿CHCl3混合后得到第1种纺丝液，将CoFe2O4纳米晶、苯胺、樟脑磺酸、过硫酸铵、PMMA、DMF和CHCl3混合，待苯胺聚合成聚苯胺后得到第2种纺丝液，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜，其特征在于，由[Eu(TTA)

【技术特征摘要】
1.上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜，其特征在于，由[Eu(TTA)3(TPPO)2/PMMA]//[PANI/PMMA]Janus纳米带阵列膜和[NaGdF4:Yb3+,Er3+/PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA]Janus微米纤维阵列膜上下复合而成，上层膜只覆盖下层膜的一半；在上层膜中，沿着Janus纳米带长度方向即导电方向导电性强，而沿着垂直于Janus纳米带长度方向即宽度方向也即绝缘方向导电性弱，具有各向异性导电性，在下层膜中，沿着Janus微米纤维长度方向即导电方向导电性强，而沿着垂直于Janus微米纤维长度方向即径向方向也即绝缘方向导电性弱，具有各向异性导电性；在复合膜的上下两层膜中，Janus纳米带长度方向即导电方向与Janus微米纤维的长度方向即导电方向相互垂直，也即导电方向相互垂直，Janus纳米带宽度方向即绝缘方向与Janus微米纤维的径向方向即绝缘方向也相互垂直，也即绝缘方向相互垂直，这种台阶形Janus膜上下方向上具有双各向异性导电特性，同时在膜表面上左右方向也具有双各向异性导电特性；所制备的台阶形Janus膜具有良好的上下转换发光磁性多重各向异性导电性，膜面积为4×2cm2。


2.一种如权利要求1所述的上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜的制备方法，其特征在于，采用共轭电纺技术和并行电纺技术，制备产物为上下转换发光磁性多重各向异性导电台阶形Janus膜，其步骤为：
(1)配制纺丝液
将0.30gNaGdF4:Yb3+,Er3+纳米棒加入到1.10gDMF和11.00gCHCl3的混合溶液中进行超声20min，然后加入1.00gPMMA并磁力搅拌36h，得到纺丝液1；将0.50gCoFe2O4纳米晶分散在13.00gCHCl3中进行超声40min，然后加入2.80g樟脑磺酸、0.70g苯胺和1.00gPMMA，在室温下磁力搅拌36h形成溶液A，将1.37g过硫酸铵溶于1.30gDMF中于室温下磁力搅拌3h，形成溶液B，将溶液A和溶液B同时放进0℃的冰箱中静置2h后，在冰水浴中，将溶液B缓慢地倒入溶液A中并进行磁力搅拌3h，之后将混合溶液放入0℃的冰箱中静置24h，得到具有磁性、PANI与PMMA质量比为70％的纺丝液2；在11.00gCHCl3和1.10gDMF的混合溶剂中加入1.00gPMMA和0.25gEu(TTA)3(TPPO)2并搅拌36h，得到纺丝液3；将2.80g樟脑磺酸、0.70g苯胺和1.00gPMMA加入到13.00gCHCl3中，在室温下磁力搅拌36h形成溶液A，将1.37g过硫酸铵溶于1.30gDMF中于室温下磁力搅拌3h形成溶液B，将溶液A和溶液B同时放进0℃的冰箱中静置2h后，在冰水浴中将溶液B缓慢地倒入溶液A中并进行磁力搅拌3h，之后将混合溶液放入0℃的冰箱中静置24h，得到PANI与PMMA质量比为70％的纺丝液4；
(2)制备[NaGdF4:Yb3+,Er3+/PMMA]//[PANI/CoFe2O4/PMMA]各向异性导电磁性绿色上转换荧光Janus微米纤维阵列膜
将2mL纺丝液1和2mL纺丝液2分别注入到两个相对放置的5mL注射器中，注射器与塑料喷枪头连接作为喷丝头，两根铜线作为电极，分别插入装有纺丝液的两个注射器中，一根直径为1cm的金属铜棒作为收集器，放置在距离两个喷丝头约18cm处，铜棒的转速为500转/分，一正、一负高压电源分别与两根铜线相连，提供+5kV和-5kV电压，同时正、负高压电源的另一端与铜棒转动控制器连接并接地，环境温度为20-25...

【专利技术属性】
技术研发人员：董相廷，田娇，于文生，马千里，李丹，杨颖，王进贤，刘桂霞，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22