使用銀納米粒子改善電紡超細纖維的電導率

DOI: 10.1002/app.48788

近年來，導電電紡聚合物纖維引起了人們的極大興趣。這項研究描述了由聚醚砜/聚多巴胺/銀納米顆粒（PES/PDA/Ag NPs）組成的導電超細纖維的制備。銀納米粒子充當導電中心，而富含羥基和氨基的官能團以及PDA優異的粘附性能則起到連接銀納米粒子和聚醚砜超細纖維的作用。傅里葉變換紅外光譜和掃描電子顯微鏡（SEM）表明聚多巴胺牢固地粘附在聚醚砜超細纖維上。PES/PDA超細纖維從AgNO3溶液吸收了大量的銀離子，從而形成銀納米粒子。X射線衍射、X射線光電子能譜和SEM數據意味著成功制備了PES/PDA/Ag NPs超細纖維。使用2%AgNO3在pH值為9的溶液于50℃加熱45分鐘可獲得具有最佳電導率的超細纖維。該PES/PDA/Ag NPs超細纖維的電阻率僅為202Ω/cm，遠低于常規PES超細纖維的電阻率（2.1×109Ω/cm）。這些結果表明，PES/PDA/Ag NPs超細纖維適合用作電磁屏蔽、導電傳感應用以及柔性電子器件和生物傳感器中的導電聚合物纖維。

圖1.制備工藝所涉及步驟的示意圖。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖2.（a，b）PES超細纖維、（c，d）PES/PDA超細纖維的掃描電鏡圖像和（e）PES、PES/PDA超細纖維的FTIR吸收光譜。比例尺：50和2μm。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖3.（a，b）銀納米粒子沉積前后的PES超細纖維和（c，d）銀納米粒子沉積前后的PES/PDA超細纖維的SEM圖像。比例尺：2μm。銀納米粒子沉積后PES（e）和PES/PDA超細纖維（f）的SEM-EDS銀成像。[顏色圖可wileyonlinelibrary.com上查看]

圖4.小尺寸PES/PDA在Ag NPs（a，b）沉積前后的掃描電鏡圖像；大尺寸PES/PDA在Ag NPs（c，d）沉積前后的掃描電鏡圖像；小尺寸PES/PDA/Ag NPs和大尺寸PES/PDA/Ag NPs超細纖維的電阻（e）。比例尺：2μm。

圖5.PES/PDA、Ag和PES/PDA/Ag NPs（a）的XRD以及PES/PDA/Ag NPs（b，c）的Ag0的XPS。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖6.不同pH溶液（a）pH=4、（b）pH=7、（c）pH=8、（d）pH=9、（e）pH=10處理的PES/PDA/Ag NPs超細纖維的圖像和（f）不同pH值的PES/PDA/Ag NPs超細纖維的電阻率。比例尺：2μm。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖7.不同pH值的PES/PDA超細纖維的zeta電位。

圖8.（a-c）不同溫度下PES/PDA/Ag NPs超細纖維的SEM圖像和（d）不同溫度下PES/PDA/Ag NPs超細纖維的電阻率。比例尺：2μm。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖9.（a-d）不同濃度AgNO3溶液的PES/PDA/Ag NPs超細纖維的SEM圖像和（b）不同濃度AgNO3溶液的PES/PDA/Ag NPs超細纖維的電阻率。標尺：2μm。[顏色圖形可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖10.（a-d）不同反應時間的PES/PDA/Ag NPs超細纖維的SEM圖像，以及（e）不同AgNO3溶液反應時間的PES/PDA/Ag NPs超細纖維的電阻率。比例尺：2μm。[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖11.PES/PDA/Ag NPs超細纖維膜的力學性能。