Функционализированные полианилины: влияние морфологии поверхности тонких пленок на их основе на электрофизические и сенсорные свойства

Р.Б. Салихов, Ю.Н. Биглова, И.Н. Муллагалиев, Т.Р. Салихов, А.Г. Мустафин показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 27 ноября 2020; Исправлена: 18 января 2021; Принята: 10 февраля 2021
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Р.Б. Салихов, Ю.Н. Биглова, И.Н. Муллагалиев, Т.Р. Салихов, А.Г. Мустафин. Функционализированные полианилины: влияние морфологии поверхности тонких пленок на их основе на электрофизические и сенсорные свойства. Письма о материалах. 2021. Т.11. №2. С.140-145
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-2-140-145

Аннотация

СЭМ изображения образцов полученных (со)полимеров и установка для измерения проводимости тонкопленочных датчиков в зависимости от влажности воздуха.Исследовано влияние морфологии полианилина (ПАНИ) и его сополимеровна электропроводимость и сенсорную чувствительность к влажности воздуха тонкопленочных структур на их основе. Синтезированы полианилин и три новых родственных ему сополимера: поли (анилин-со-орто-толуидин), поли{анилин-со-2-(циклогек-2‑ен-1‑ил) анилин}, поли{анилин-со-2-(циклопент-2‑ен-1‑ил)анилин}. С помощью сканирующего электронного микроскопа была изучена морфология поверхности тонких пленок, полученных из раствора синтезированных полимеров методом центрифугирования на ситалловых подложках. Морфология полученных образцов из сополимеров с орто-толуидином и новыми производными ПАНИ значительно отличается от самого ПАНИ, что свидетельствует о влиянии заместителей на надмолекулярную структуру. Поскольку высокомолекулярные образцы синтезированы в идентичных условиях, выявленные отличия в морфологии непосредственно связанны с механизмом взаимодействия мономерных единиц. По механизму самосборки сополимерного образца на основе орто-толуидина получены полые сферы большого размера. Подобная морфология, как известно, является потенциально полезной структурой для получения различных сенсорных устройств. На основе ПАНИ и его сополимеров изготовлены образцы резистивных тонкопленочных структур и измерена зависимость их электропроводности от величины относительной влажности воздуха. Экспериментально обнаружено влияние морфологии поверхности пленок ПАНИ и его сополимеров на сенсорную чувствительность к влажности воздуха и показана перспективность применения исследованных пленок в датчиках влажности. Установлено, что при максимальных значениях относительной влажности воздуха в 90 % наибольшей проводимостью обладают пленки сополимера поли(анилин-со-орто-толуидин) а. Образцы датчиков на основе немодифицированного ПАНИ демонстрируют наименьшую проводимость. Следует отметить, что самую равномерную и близкую к линейной характеристику в интервале 20 – 90 % влажности имеют резистивные датчики на тонких пленках поли{анилин-со-2-(циклогек-2‑ен-1‑ил)анилин} а.

Ссылки (28)

1. A. A. Bunakov, A. N. Lachinov, R. B. Salikhov. Technical Physics. 48, 626 (2003). Crossref
2. R. B. Salikhov, A. N. Lachinov, R. G. Rakhmeyev. Journal of Applied Physics. 101, 053706 (2007). Crossref
3. R. B. Salikhov, A. N. Lachinov, A. A. Bunakov. Physics of the Solid State. 49, 185 (2007). Crossref
4. S. Manjunatha, T. Machappa, Y. T. Ravikiran, B. Chethan, A. Sunilkumar. Physica B: Condensed Matter. 561, 170 (2019). Crossref
5. S. Kundu, R. Majumder, R. Ghosh, M. Pradhan, S. Roy, P. Singha, D. Ghosh, A. Banerjee, D. Banerjee, M. P. Chowdhury. Journal of Materials Science. 55, 3884 (2020). Crossref
6. V. P. Anju, P. R. Jithes, S. K. Narayanankutty. Sensors and Actuators A. 285, 35 (2019). Crossref
7. F. Zeng, X. Liu, D. Diamond, K. T. Lau. Sensors and Actuators B. 143, 530 (2010). Crossref
8. M. V. Kulkarni, S. K. Apte, S. D. Naik, J. D. Ambekar, B. B. Kale. Sensors and Actuators B. 178, 140 (2013). Crossref
9. L. Kumar, I. Rawal, A. Kaur, S. Annapoorni. Sensors and Actuators B. 240, 408 (2017). Crossref
10. A. R. Tameev, A. V. Vannikov, R. G. Rakhmeev, A. N. Lachinov, V. R. Nikitenko, R. B. Salikhov, A. A. Bunakov. Physics of the Solid State. 53, 195 (2011). Crossref
11. L. Li, G. Li, W. Zhang, C. She, J. Lin, S. Liu, F. Yue, C. Jing, Y. Cheng, J. Chu. Materials Letters. 278, 128438 (2020). Crossref
12. S. R. Jamnani, H. M. Moghaddam, S. G. Leonardi, G. Neri. Synthetic Metals. 268, 116493 (2020). Crossref
13. I. B. Abdrakhmanov, A. G. Mustafin, B. M. Sharafutdinov. Claisen rearrangement among aromatic amines. Ufa, Gilem (2014) 168 p. (in Russian) [И. Б. Абдрахманов, А. Г. Мустафин, B. M. Шарафутдинов. Перегруппировка Кляйзена в ряду ароматических аминов. Уфа, Гилем (2014) 168 с.].
14. J. C. Chiang, A. G. MacDiarmid. Synthetic Metals. 13, 193 (1986). Crossref
15. W. S. Huang, B. D. Humphrey, A. G. MacDiarmid. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 1, 2385 (1986). Crossref
16. A. G. MacDiarmid, J. C. Chiang, A. F. Richter, A. J. Epstein. Synthetic Metals. 18, 285 (1987). Crossref
17. T. Higuchi, K. A. Connors. Adv. Anal. Chem. Instrum. 4, 117 (1965).
18. P. Wang, K. L. Tan, F. Zhang, E. T. Kang, K. G. Neoh. Chemical Materials. 13, 581 (2001). Crossref
19. A. Kazuo. J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 47, 2463 (2009). Crossref
20. A. Kazuo. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 80, 649 (2007). Crossref
21. H. Goto, K. Akagi. Macromolecules. 35, 2545 (2002). Crossref
22. H. Jiang, Y. Geng, J. Li, X. Jing, F. Wang. Synthetic Metals. 84, 125 (1997). Crossref
23. J. Sui, L. Z. Zhang, H. Peng, J. Travas-Sejdic, P. Kilmartin. Nanotechnology. 20, 415606 (2009). Crossref
24. A. A. Isakova, O. L. Gribkova, A. D. Aliev, A. V. Indenbom, N. V. Shevlyakova, V. A. Tverskoy, A. A. Nekrasov. Physical chemistry of surfaces and protection of materials. 56, 406 (2020).
25. B. Gupta, R. Prakash. Macromolecular Chemistry and Physics. 213, 1457 (2012). Crossref
26. P. Anilkumar, M. Jayakannan. Langmuir. 24, 9754 (2008). Crossref
27. M. A. Shishov, V. A. Moshnikov, I. Yu. Sapurina. Journal of Applied Chemistry. 86, 56 (2013).
28. M. A. Shishov, V. A. Moshnikov, I. Yu. Sapurina. Glass Physics and Chemistry. 37, 146 (2011). Crossref

Финансирование

1. Государственное задание - проект № AAAA-A19-119020890014-7