纳米材料技术课ppt

SDS:十二烷基硫酸钠(密度1.09g/cm^3)
改性剂中CTAV/PVP比例对酞菁绿粒径大小的影响
使用CTAB:PVP=4:1的改性溶液能得到最小的粒径，比纯CTAB改性后的粒径要小，是 因为CTAB/PVP混合改性剂改性的原理与纯CTAB不同，向中性的PVP中加入CTAB相当于 使PVP带上了静电荷，PVP与CTAB的作用包括两部分：一是CTAB的单体附着在PVP链上， 二是CTAB胶状团聚在PVP链上，相对于不带电的时候，PVP上电荷的存在增加了它的尺 寸。PVP的疏水部分可以更有效地吸附在酞菁绿纳米颗粒的表面，提供空间位阻以及静电 稳定，因此，酞菁绿纳米颗粒的团聚被有效抑制。 在CTAB浓度较低时，单个CTAB离子与 PVP结合，当CTAB浓度较高时，4个CTAB离子 与PVP结合，CTAB与PVP将形成复杂的结构， 此结构兼具CTAB以及PVP的性质。通过此结构 中PVP的疏水链，它可吸附在酞菁绿颗粒表面，
太阳光谱
日光灯光谱
电子自发光屏幕
三原色像素点
光学显微镜下
700纳米 530纳米 430纳米 非全光谱
可在强烈阳光下阅读
太阳光的入射光
自发光液晶屏幕 （镜面反射）
电子纸磨砂屏幕 （漫反射，各方向，低强度）
太阳光的反射光
屏幕光
屏幕光
I I 强光下衬比度 阳 屏 很小 I阳 I 屏 需背光阅读
人眼
颗粒表面造成过饱和吸收，未覆盖酞菁绿的改性剂中的PVP的疏水链会形成胶束从而导致酞菁绿颗粒的团
聚，阻碍酞菁绿颗粒在溶液中的分散，从而沉降比增大，zeta电位减小。
源自文库
改性后的酞菁绿颗粒
CTAB/PVP与酞菁绿之间的作用关系如图。与未改性的酞菁绿相比，改性后的酞菁绿在2923以 及2851处显示了两个新的特征带，这是由于CTAB分子链上的CH2、CH3的伸缩振动吸收造成的。另 外，在1638.4处也显示了一个新的特征带，这是由PVP中的C=O键伸缩振动造成的。 可以得出结论，CTAB、PVP都吸附在了酞菁绿的表面，其中的烃链不仅有效防止了酞菁绿颗粒 之间的团聚，而且使酞菁绿与分散剂有更好的相容性。
通过此结构中的CTAB，它可以在溶液中保持静
电稳定。但当PVP与CTAB全部结合时，增加 CTAB的浓度反而不利于酞菁绿稳定悬浮。
改性剂浓度对酞菁绿颗粒沉降比及zeta电位的影响
zeta电位表征了酞菁绿颗粒间排斥力的大小，zeta电位越高，排斥力越大，酞菁绿颗粒越分散，粒径越 小，越不容易团聚。 从图中可以看出，当改性剂浓度低于2.5g/L时，沉降率在下降，zeta电位在上升,都在2.5g/L时达到极值， 当改性剂浓度大于2.5g/L时，沉降率开始增加，zeta电位开始下降。 这是因为，当浓度低于2.5g/L时，改性剂不能完全覆盖酞菁绿表面，当浓度高于2.5g/L时，会在酞菁绿
右图是改性前后（前a,后b）分子的TGA热重分析图。改性前的二氧化钛在加热到600摄氏度时重量几乎没有变化，
而改性后的二氧化钛有较大变化，有两个主要的质量损耗区（低于/高于220摄氏度，），低于220摄氏度的减重是因 为样本中水分以及残余溶液的蒸发，高于220摄氏度的减重是因为聚合物壳的分解，在450度以上，几乎没有聚合物 外壳残余，可见覆盖在二氧化钛上的三甲氧基辛基硅烷以及油酸分子约占总重的25%。
3.电子阅读器
电子纸无需背光也可以阅读，在视力保护、阅读体验方面优于自发光屏幕。
5.从一个例子看电子墨水技术的关键点
• 如何防止电子墨水颗粒的沉降 • 如何显示多种颜色
用于电子墨水电泳显示的有色纳米粒子分散体
关键词：二氧化钛、酞菁绿、改性
摘要
采用反溶剂再结晶法制备了酞菁绿纳米粒子，并与原位改性相结合，提高了其在有机介质中的 电泳性能和分散能力。通过扫描电镜、红外光谱，对制备的颗粒进行了表征。 结果表明，当改性剂为CTAB和PVP混合时，颗粒呈120纳米的球形，粒径分布窄。CuPcCl（酞 菁绿）在四氯乙烯中的沉降比在30天内几乎为0。
奥翼电子科技股份有限公司。 1.电子报纸
2006年4月，世界上第一份电子报纸由我国《解放日报》在iRex电子纸上发布。
2.广告
在国外，早在2009年，电子纸便被应用于日本的公交车站上，以显示车辆时刻表。2013年，42英寸 的柔性电子纸作为大型电子指示牌被应用于日本零售技术展。 在国内，在2009年时广州已将电子纸应用于地铁广告行业，如今上海地铁中的电子纸也是随处可见。
入0.2g CTAB和0.05g的PVP，搅拌后得到透明的抗溶剂。再将0.04g酞菁绿溶于5ml浓硫酸中得到染料溶液。 随后，将5ml染料溶液逐滴加入到1000转每分搅拌下的抗溶剂中（25分钟，25摄氏度）。溶液立即变得浑浊， 形成了悬浮体，搅拌20秒后，加入10ml四氯乙烯作为萃取剂，最后，得到了四氯乙烯中的酞菁绿溶液。
电子墨水
报告人：郝臻 专业：光学工程
目录
• 电子墨水的概念 • 电子纸显示原理 • 优点 • 电子纸的应用 • 从一个例子看电子墨水技术的关键点
1.电子墨水的概念
电子纸也叫数码纸，在失电后仍能保持原有画面，具有一定的记
忆能力。与传统纸张相比，它不具备网状纤维结构，却有传统纸张
的大部分功能，电子纸基材主要为聚酯类化合物，表面涂布电路， 通过外加电场的变化来控制电路中电子胶囊的移动，进行文字图像 的变换，这些电子胶囊就是油墨粒子，它们构成了电子墨水。
最近，很多有机粒子已经用于电泳显示，如酞菁绿，用作绿色电泳颗粒，与无机离子相比，它们有热稳定性
好、化学稳定性好、着色性好等特点，且低价、低毒。
2.实验步骤
适合作为电子墨水。
由于分散在介质中的颗粒应保持良好的稳定性和表面电荷，故需要用改性剂对纳米颗粒改性，使其更
2.1 制备酞菁绿纳米分散体
使用抗溶剂沉淀法制备了纳米酞菁绿粒子。在典型实验中，在50ml去离子水和50ml异丙醇的混合物中加
护眼、节电
节电：电子纸屏幕每刷新一次，才会耗电，而在不刷新时，由于油墨粒子 可以稳定保持在原位较长时间，故不耗电；而传统自发光屏幕在任何显示 的时候都需要耗电，故电子纸很省电。
护眼：传统电子屏幕是自发光屏幕，进入人眼的光主要是由屏幕发出的，
而电子纸上的字之所以能被人眼观察到，是因为电子纸屏幕漫反射了环境 中的光。由于在长期的进化过程中，人眼已经适应了自然光（阳光）的光 谱（全波段宽光谱），而电子屏幕发出的各种颜色的光是由三原色加法混 色原理产生，不是全波段的光谱，故长时间观察电子屏幕会眼疲劳。
2.电子纸显示原理
电子纸主要由面层、底层、中间层构成。中间层内有成千上万的油墨粒子，这些粒子分布在基液 中形成悬浮体系，每一个油墨粒子直径约为100微米，且表面易吸附电荷，在外加电场的作用下，油 墨粒子会移动到电极的一端，从而显示文字。
电 场 力 方 向
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3.优点
• • • • • 阅读体验类似纸张 护眼、节电、可在强烈阳光下阅读（相对于自发光屏幕） 可重复擦写 可弯曲折叠（相对于多数自发光屏幕） 环保
3.结论
制备了酞菁绿纳米颗粒，改性后粒径在120nm左右，且分布窄，展现出了很好的电泳特性，将酞菁绿颗 粒的响应时间从34s降低到了1.4s。同时制备了改性后的二氧化钛颗粒，粒径为300nm左右。二者都有很低的 沉降比，可用于电子纸。
谢谢观看
2.1 制备酞菁绿纳米分散体
右图表示使用5种不同的改性剂对酞菁绿进行改性时 得到的粒径分布图，可见，使用CTAB/PVP混合改性剂 对酞菁绿改性时，平均的粒径最小，中心粒径在120nm 左右，则沉降比将最低。 CTAB:十六烷基三甲基溴化铵（密度1.32g/cm^3） PVP:聚乙烯吡咯烷酮(密度1.14g/cm^3)
此外，当使用三甲氧基辛基硅烷对二氧化钛颗粒改性时，也得到了稳定的二氧化钛分散体，粒
径为300纳米，在30天内的沉降比为7.6%。 在电泳显示中有潜在应用价值。
1.介绍
EPD（电泳显示）属于非自发光显示，它基于施加电压时电子墨水中的带电粒子的运动，因此，制备能稳定 分散的电子墨水就称为EPD的关键技术之一，电泳粒子的性质是决定成像质量的关键因素，图像质量的提高需要 非常小的粒径和窄的粒径分布，从而提高响应速度、图像质量。 因此，对颜料颗粒（电泳粒子）进行改性以改变其粒径、形貌、表面电荷和空间稳定性就是目前的研究热点， 一些无机材料已经被用于电泳显示（如二氧化钛、二氧化锌、二氧化硅、氧化铝），但是无机材料的密度（大于 4g/cm^3）往往大于悬浮液的密度（2g/cm^3左右），故难以稳定分散于悬浮液中。 但是，虽然二氧化钛的密度过高，但是由于其对光有很好的散射特性，故一般用作白色电泳颗粒，只是需要 给二氧化钛包覆上聚合物颗粒以降低粒子平均密度，从而获得更低的沉降比，制作二氧化钛聚合物的方法主要有： 原位聚合、分散聚合、凝聚。
人眼
磨砂屏幕
对于自发光彩色屏幕，为了显示精细的色彩，一般不做成磨砂屏 幕，而电子纸屏幕往往只有黑白两色，不需要显示很相近的色彩， 故可以做成磨砂屏幕，依然能保证阅读的清晰度。
4.电子纸的应用
目前，国内在电子纸行业中能够量产电子墨水膜的企业有两家：一
家是中国台湾的元太科技工业股份有限公司；另一家是中国大陆的广州
2.2 制备的二氧化钛分散体
下图展示了改性后的二氧化钛电镜照片以及粒径分布，均匀分布的二氧化钛颗粒在300nm左右，且粒径分 布较窄。
左图展示了改性前后二氧化钛颗粒的光谱，与未改性的二氧化钛颗粒相比，改性后的光谱多了一些特征峰，2923、 2853处的峰是由聚集在三甲氧基辛基硅烷分子链上的亚甲基CH2、甲基CH3的伸缩振动吸收造成的。1430、1512处 的峰是由于Si(CH2)3的非对称振动造成的。1110处的峰是由Si-O-C键的伸缩造成的。 1710处的峰是油酸分子中C=O键伸缩产生的。可见，三甲氧基辛基硅烷以及油酸分子覆盖在二氧化钛表面。
2.2 制备二氧化钛分散体
将10g金红石二氧化钛放在200ml甲醇和90ml去离子水的溶液中形成悬浮液，添加4ml四甲基胺到悬浮液 中超声处理30分钟，将2g溶于130ml三甲氧基辛基硅烷的溶液倒入悬浮液中，以900转每分搅拌15分钟，再 将280ml乙烷和400ml乙醇添加到悬浮液中，离心悬浮液，将沉淀物加入含有1.5g油酸的80ml四氯乙烯中， 最终也得到了四氯乙烯中的二氧化钛溶液。