Dampfaseafzetting van elektroactief poly (3,4-ethyleendioxythiofeen) op elektrogesponnen polymeer nanovezels

Shuvo Brahma; Aidan Gustafson; Junaid ur Rehman; Nicholas R. Lontkowski; Alyssa Libonati; Marcus Goss; R. Kōnane Bay; Jennifer A. Irvin; Tania Betancourt

doi:10.3791/67825

Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Dampfaseafzetting van elektroactief poly (3,4-ethyleendioxythiofeen) op elektrogesponnen polymeer nanovezels

2.4K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/67825

⸱

7 maart 2025

Shuvo Brahma¹ , Aidan Gustafson²^,³ , Junaid ur Rehman¹ , Nicholas R. Lontkowski² , Alyssa Libonati³ , Marcus Goss⁴ , R. Kōnane Bay³ , Jennifer A. Irvin¹^,²^,⁵ , Tania Betancourt¹^,²

¹Material Science, Engineering and Commercialization, Texas State University, ²Department of Chemistry and Biochemistry, Texas State University, ³Chemical and Biological Engineering, University of Colorado Boulder, ⁴STAR Park, Texas State University, ⁵College of Science and Engineering, University of Houston-Clear Lake

In dit artikel

Samenvatting

Dit artikel beschrijft een eenvoudige techniek voor het coaten van elektrogesponnen PAN-nanovezels met elektroactieve polymeren met behulp van dampafzetting. De effecten van het oxidatiemiddel FeCl₃ op de afzetting van poly(3,4-ethyleendioxythiofeen) coatings op PAN werden onderzocht om de polymeergroei, vezeldiameter en algehele mechanische sterkte van de nanovezelmatten te begrijpen en te optimaliseren.

Samenvatting

Deze studie onderzoekt de bereiding van polyacrylonitril (PAN) nanovezels door middel van elektrospinnen om zeer poreuze en sterke materialen te creëren voor toepassingen in waterzuivering, elektrokatalyse en biogeneeskunde. De uniform witte PAN nanovezelmatten werden in coupons van 2 cm x 2 cm gesneden om consistentie te garanderen. Na elektrospinnen werden deze nanovezels gecoat met een elektroactief polymeer (EAP) met behulp van chemische dampafzetting, waarbij ijzer (III) chloride (FeCl₃) diende als oxidatiemiddel voor het polymeriseren van 3,4-ethyleendioxythiofeen (EDOT) tot poly (3,4-ethyleendioxythiofeen) (PEDOT). De studie onderzocht de impact van verschillende FeCl_{3-concentraties} op PEDOT-depositie op de PAN-coupons. PEDOT-depositie leidde tot een toename van het coupongewicht. Scanning elektronenmicroscopie (SEM) onthulde een toename van de diameter van de nanovezels die werden behandeld met een toenemende FeCl_{3-oxidatieconcentratie} , hoewel hogere FeCl_{3-concentraties} overbrugging tussen vezels veroorzaakten, wat een gelijktijdige afname van de afstand tussen vezels impliceert. Energiedispersieve röntgenspectroscopie (EDS) werd gebruikt om de aanwezigheid van Fe, Cl en S in de nanovezels te bevestigen, waarbij het zwavelgehalte steeg met de gebruikte FeCl_{3-concentratie}, wat wijst op een verhoogde PEDOT-afzettingsefficiëntie bij toenemende oxidatieconcentratie. Mechanische tests toonden aan dat PEDOT-gecoate PAN-vezels een verbeterde treksterkte en taaiheid hadden in gehydrateerde toestand in vergelijking met pure PAN-nanovezels. Deze resultaten benadrukken de cruciale rol van FeCl_{3-concentratie} bij het beïnvloeden van de morfologie en eigenschappen van PAN-PEDOT-composieten, waardoor ze beter geschikt zijn voor toepassingen zoals waterzuivering, weefselmanipulatie, biodetectie, katalyse en energieopslag.

Inleiding

Electrospinning is een techniek die wordt gebruikt voor de fabricage van op nanovezels gebaseerde materialen voor toepassingen zoals weefselengineering, medicijnafgifte, biosensing, voedselinkapseling, isolatiematerialen, energieopslag en -dissipatie, katalyse en filtratie. De veelzijdigheid van deze techniek maakt verschillende vezelopstellingen en morfologische structuren mogelijk, waardoor innovaties in meerdere industrieën worden ondersteund 1,2,3,4,5,6.