Separacja faz w cienkich warstwach kompozytów polianiliny

Abstract

The aim of the thesis was to study the mechanisms of phase separation m thin films containing electrically conducting polyaniline and a conventional polymer as well as to identify major factors influencing this process. Moreover, the morphology and mechanisms of creation of dendritic structures, observed in certain conditions in such composites, were elucidated. Furthermore, phase separation was controlled in order to obtain a desired morphology and arrangement of phase domains. To achieve this, soft lithography techniques (mostly micro-contact printing) were utilised in connection with selective deposition of hydrophobic and hydrophilic self-assembled monolayers on the substrate. Symmetric and asymmetric polymer stripes in the micron scale were manufactrured in that way. In order to verify the suitability of the studied films for electronic applications, their conductivity was measured by means of both DC and AC techniques. The conductivity was correlated with the type of protonating agent for polyaniline. It was also shown that the composite films may be utilised as chemical sensors. The samples were studied by means of AFM, SIMS, XPS and UV-Vis techniques. W niniejszej pracy zbadano mechanizmy zachodzące w trakcie separacji faz w cienkowarstwowych kompozytach zawierających elektrycznie przewodzącą polianilinę oraz polimer konwencjonalny, a także zweryfikowo, które czynniki mają istotny wpływ na ten proces. Wyjaśniono ponadto budowę i mechanizm powstawania struktur dendrytycznych obserwowanych w tych układach polimerowych. Uzyskano także kontrolę nad separacją faz, co umożliwiło wytworzenie warstw o pożądanej morfologii i ułożeniu domen fazowych. Wykorzystane zostały w tym celu techniki miękkiej litografii, w szczególności druk mikrokontaktowy i selektywna hydrofobizacja lub hydrofilizacja podłoża. W ten sposób w jednym kroku technologicznym wytworzono na podłożu polimerowe wzory w postaci asymetrycznych oraz symetrycznych pasków o rozmiarach mikronowych (najmniejsza uzyskana szerokość domeny to 2μm). Metody te były już wcześniej stosowane, jednak głównie w modelowych mieszaninach, zawierających polimery nieprzewodzące. W celu zbadania przydatności prezentowanych w niniejszej pracy materiałów do zastosowań elektronicznych wykonano pomiary ich przewodności elektrycznej metodami stałoprądowymi oraz metodą zmiennoprądową. Własności elektryczne zostały skorelowane z rodzajem czynnika protonującego polianilinę. Ponadto udowodniono, że badane cienkie warstwy mogą być wykorzystywane jako sensory chemiczne.