对共轭聚合物溶液进行等离子体处理来增强活性有机纤维的静电纺丝

　　ACS Appl. Mater. Interfaces：通过对共轭聚合物溶液进行等离子体处理来增强活性有机纤维的静电纺丝
　　DOI: 10.1021/acsami.0c02724 通过静电纺丝法实现由共轭聚合物制成的活性发光纤维通常是具有挑战性的。在此开发了等离子体处理共轭聚合物溶液的静电纺丝技术，用于生产发光微纤维和纳米纤维。由冷空气氩等离子体快速处理的共轭聚合物溶液以有效方式进行静电纺丝，从而制备了活性纤维，其表面光滑、无珠状形貌，在吸收、发射和光致发光量子产率方面保持了良好的光学性能。另外，通过静电纺丝等离子体处理过的溶液显著增强了发射光的偏振，尤其是沿单个纤维长度方向的光子波导。这些特性来自于溶液中有利的分子间偶联、纳米级大分子有序度的增加以及纤维形态的协同结合。这些发现使静电纺丝法与共轭聚合物溶液的冷常压等离子体处理相结合，为有机光子学和电子学制备发光和导电微结构及纳米结构提供了一条非常有前途且通用的途径。
　　图1.（a，b）发光共轭聚合物F8BT（a）和PFV（b）的化学结构。（c）CAP处理共轭聚合物溶液的实验装置。底部插图，从左到右：在环境照明下的共轭聚合物溶液的照片，以及在低光照和黑暗中成像所产生放电（用箭头突出显示）的照片。比例尺=1 cm。
　　图2.由F8BT（a，b）和PFV（c，d）制成的纤维的SEM显微照片，由原始（a，c）和经CAP处理（b，d）溶液电纺而成。比例尺：10μm（a，b），20μm（c，d）。插图：纤维直径的相应分布。
　　图3.PFV（a，第一次加热扫描，b，淬火后第二次加热扫描）和F8BT（c，第一次加热扫描，d，淬火后第二次加热扫描）的电纺纤维的DSC曲线。蓝色曲线：由原始THF溶液制备的纤维。红色曲线：由CAP处理过的溶液制备的纤维。（e）纯F8BT溶液（红色曲线）和经CAP处理的F8BT溶液（黑色曲线）的流变曲线。
　　图4.由CAP处理过的（a）和原始（b）F8BT溶液浇铸的F8BT薄膜的光学显微照片。通过交叉偏振器获得图像。比例尺：20μm。插图：以更高的放大倍率放大。比例尺：20μm。
　　图5.（a，b）F8BT（a）和PFV（b）溶液的标准化吸收光谱（虚线，左垂直刻度），以及F8BT（a）和PFV（b）电纺纤维的标准化PL光谱（实线，右侧垂直刻度）。蓝线和红线分别代表原始和经CAP处理的共轭聚合物溶液。（c，d）由CAP处理过的F8BT（c）和PFV（d）溶液中静电纺丝制备的发光纤维的荧光共聚焦显微照片。激发波长=408 nm。比例尺=20μm。
　　图6.（a，b）由CAP处理过的（a）和原始溶液（b）溶液静电纺丝制备的各个PFV纤维的PL光谱，用分析仪轴平行于（实线）或垂直于（虚线）纤维长度进行测量。插图：极化率χ的对应分布。（c，d）归一化发射强度（圆圈）的极坐标图，它随相对于纤维纵轴测得的分析仪偏振滤光片轴角度θ的变化（对于平行于纤维长度的偏振轴θ=0°，对于垂直于纤维长度的偏振轴，θ=90°）。（c）和（d）分别是指由CAP处理过的（c）和原始（d）PFV溶液制备的单纤维的光谱。实线：通过cos2（θ）定律对数据进行最佳拟合。
　　图7.（a，b）沿着单个F8BT（a）和PFV（b）电纺纤维引导的光强度的空间衰减，与距光激发点的距离d的关系。红色和蓝色符号分别用于由CAP处理的溶液和原始溶液中电纺制备的纤维。实线是指通过指数函数I=I0 exp（-αd）最佳拟合实验数据（请参见正文）。（c，d）单个F8BT（c）和PFV（d）纤维的PL显微照片，这些纤维由经CAP处理的溶液制备而成，并用高度聚焦的激光点激发。比例尺=20μm。
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　　文章来源：易丝帮