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LB膜的優缺點和制備方法

來源:王輝 瀏覽 1633 次 發布時間:2022-10-09

LB膜的優點

(1)膜厚為分子級水平(納米數量級),具有特殊的物理化學性質;

(2)可以制備單分子膜,也可以逐層累積形成多層LB膜,組裝方式任意選擇;

(3)可以人為選擇不同的高分子材料,累積不同的分子層,使之具有多種功能;

(4)成膜可在常溫常壓下進行,所需能量小,基本不破壞成膜材料的高分子結構;

(5)LB膜技術在控制膜層厚度及均勻性方面遠比常規制膜技術優越;

(6)可有效地利用LB膜分子自身的組織能力,形成新的化合物;


LB膜的缺點

(1)由于LB膜淀積在基片上時的附著力是依靠分子間作用力,屬于物理鍵力,因此膜的機械性能較差;

(2)要獲得排列整齊而且有序的LB膜,必須使材料含有兩性基團,這在一定程度上給LB成膜材料的設計帶來困難;

(3)制膜過程中需要使用氯仿等有毒的有機溶劑,這對人體健康和環境具有很大的危害性;

(4)制膜設備昂貴,制膜技術要求很高。


LB膜的制備方法

制備Langmuir膜

首先將樣品溶解在鋪展溶劑中,取一定量溶液緩慢均勻地滴加在亞相上。滴加在亞相上的溶液立即向外擴展,在擴展過程中,有機溶劑揮發掉(約30min),留下無序分子分布在亞相表面。溶劑揮發完后,亞相上的分子彼此之間平均間隔比較大,分子之間相互作用力很弱,分子完全處于無序狀態。如果通過減少漂浮層有效面積來增加表面分子密度,亞相上單分子膜的狀態將發生明顯變化。

制備LB膜

垂直提拉法

1983年,K.Fukuda等打破傳統的垂直掛膜方式,采用水平附著法制備了LB膜。首先將經過處理的疏水基片靠近滑障由上向下緩慢下降,并使其與單分子膜接觸;然后將一個玻璃擋板放在緊靠掛膜基片的左邊,用玻璃擋板刮去殘留在基片饜圍的單分子膜,使基片上升時無第二層膜沉積;再將掛膜基片從亞相上緩緩提起,重復操作即可得到多層LB膜。

水平附著法

與垂直提拉法相比,水平附著法得到的LB膜中,每層單分子層排列整齊,可以制得較為理想的LB膜,而且還可以避免垂直提拉法所造成的流動變形。傳統的水平附著法相當于垂直提拉法的下浸過程。如果先把基片浸入到亞相表面以下,等形成單分子層之后,把基片上提并使之與亞相上的單分子層相接觸,重復操作也可以得到LB膜,這種操作相當于垂直提拉法的上提過程,兩種方法也可以交替使用。

亞相降低法

先將親水基片剛好浸入到亞相表面以下,然后在亞相表面鋪展并壓縮單分子膜;單分子膜形成后,從沒有膜的地方小心地抽走部分亞相,這時,亞相表面上的單分子膜隨亞相慢慢下降,從而沉積到基片上,將基片提起,即可在基片上得到一層單層膜,如此重復多次,即可在基片上沉積多層LB膜。此法的zui大優點是能zui大限度地保持成膜分子在氣/液界面時的排列。

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