[发明专利]一种取向棒状结构的聚苯胺薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种取向棒状结构的聚苯胺薄膜，其特征是：主要由多孔交联聚苯胺以及分布在多孔交联聚苯胺表面并与其通过氢键结合的棒状聚苯胺组成；

多孔交联聚苯胺和棒状聚苯胺分别由伸展的聚苯胺分子链交联和堆砌而成；

伸展的聚苯胺分子链中连接醌环的氮原子与质子酸的阳离子结合形成-NH⁺＝，质子酸的阴离子以离子键形式依附在-NH⁺＝上，并悬挂在伸展的聚苯胺分子链上；质子酸为对甲苯磺酸、萘磺酸、水杨酸或十二烷基苯磺酸；

所有的棒状聚苯胺沿同一方向进行取向，且沿取向方向非等间距排列，棒状聚苯胺上分布有孔洞。

2.根据权利要求1所述的一种取向棒状结构的聚苯胺薄膜，其特征在于，棒状聚苯胺分布在多孔交联聚苯胺的单侧表面，多孔交联聚苯胺和棒状聚苯胺的厚度分别为5～15μm和5～15μm。

3.根据权利要求2所述的一种取向棒状结构的聚苯胺薄膜，其特征在于，多孔交联聚苯胺中的孔洞的平均直径为1～5μm；多孔交联聚苯胺的单侧表面棒状聚苯胺的覆盖率为70～90％；棒状聚苯胺的平均长度为300～500μm，非等间距排列的平均间距为5～20μm，棒状聚苯胺上的孔洞的平均直径为0.5～1μm。

4.根据权利要求1所述的一种取向棒状结构的聚苯胺薄膜，其特征在于，取向棒状结构的聚苯胺薄膜的电致变色对比度为65～80％，着色时间为0.8～4.6s，褪色时间为2.0～7.2s。

5.制备如权利要求1～4任一项所述的一种取向棒状结构的聚苯胺薄膜的方法，其特征是：将苯胺与质子酸配置成电解液后，采用电化学聚合法沉积制得取向棒状结构的聚苯胺薄膜；

质子酸为对甲苯磺酸、萘磺酸、水杨酸或十二烷基苯磺酸，电解液中苯胺和质子酸的摩尔比为1:5～1:10，采用电化学聚合法沉积时，采用恒电位模式或恒电流模式，电压或电流施加时间为300～600s，采用电化学聚合法沉积是在20～30℃的温度条件下进行的。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，电解液由苯胺、质子酸和水组成，苯胺和质子酸的浓度分别为0.05～0.5mol/L和0.5～3.15mol/L。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用恒电位模式时，电压为0.7～0.85V；采用恒电流模式时，电流为3～10mA。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用电化学聚合法沉积时，采用三电极体系，三电极为工作电极、对电极和参比电极；工作电极为沉积取向棒状结构的聚苯胺薄膜的基底，基底为氧化铟锡导电玻璃、硅片、不锈钢电极、玻碳电极或石墨电极；对电极为铂电极；参比电极为饱和甘汞电极。