..化學(xué)化工學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：有機(jī)薄膜材料的制備及潤(rùn)濕角的測(cè)定年級(jí):2015級(jí)材料化學(xué)日期：2017/09/12姓名：汪鈺博學(xué)號(hào)：同組人:向澤靈預(yù)習(xí)部分實(shí)驗(yàn)要求和目的了解有機(jī)電致發(fā)光薄膜的制備方法熟悉溶液的配制掌握利用旋涂?jī)x制備薄膜方法二、知識(shí)背景有機(jī)電致發(fā)光的研究開始于20世紀(jì)60年代。最早關(guān)于有機(jī)電致發(fā)光的研究論文發(fā)表于1963年,pope等人在蔥單晶片的兩側(cè)加直流電壓,首次觀察有機(jī)化合物的EL現(xiàn)象。但直到1987年,美國(guó)柯達(dá)公司C.W.Tang用8-羥基喹啉鋁〔Alq3作為發(fā)光層,制成了高亮度〔>1,000cd/m2,高效率〔1.5lm/w綠色有機(jī)電致發(fā)光薄膜器件,其驅(qū)動(dòng)電壓降到了10v以下,從而取得了有機(jī)薄膜發(fā)光器件研究史上劃時(shí)代的進(jìn)展,引起了人們對(duì)有機(jī)電致發(fā)光研究的關(guān)注。由于有機(jī)電致發(fā)光顯示器具有巨大的應(yīng)用前景,要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化就要求其制備要簡(jiǎn)單,以降低生產(chǎn)成本,這就促進(jìn)人們對(duì)其制備工藝的研究。有機(jī)電致發(fā)光器件的制備中有機(jī)薄膜的制備是十分關(guān)鍵的,薄膜質(zhì)量的好壞直接影響著器件的效率和亮度。根據(jù)材料的不同,有機(jī)電致發(fā)光材料可分為兩大類：有機(jī)小分子和有機(jī)高分子。有機(jī)小分子常用真空蒸鍍的方法,而高分子材料常用旋涂的方法制備薄膜。隨著有機(jī)電致發(fā)光器件制備工藝的發(fā)展,相繼出現(xiàn)了其他的制備工藝,如：有機(jī)蒸汽噴印〔organicvaporjetprinting、有機(jī)氣相沉積〔organicvaporphasedeposition、絲網(wǎng)印刷〔screenprinting和噴墨打印〔inkjetprinting等技術(shù),這對(duì)有機(jī)電致發(fā)光顯示器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有巨大的推動(dòng)作用。三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)就是由于有機(jī)電致發(fā)光小分子成膜性差,利用有機(jī)高分子好的成膜性,在旋涂?jī)x上旋涂成膜,制備有機(jī)電致發(fā)光摻雜薄膜。四、實(shí)驗(yàn)儀器與藥品,試劑1、實(shí)驗(yàn)儀器旋涂?jī)x,小燒杯〔50ml或大試管〔20ml,膠頭滴管,電子天平,玻璃棒,雙面膠,玻璃片〔2cm×1cm,鑷子,棉球,量筒2、藥品及試劑8-羥基喹啉鋁〔Alq3,聚碳酸酯〔PC或聚苯乙烯〔PS,氯仿五、實(shí)驗(yàn)步驟1、有機(jī)溶液的配制稱量5mg聚碳酸酯〔PC或聚苯乙烯〔PS兩份,分別放在兩個(gè)試管內(nèi),再分別稱量1mg,2mgAlq3,也分別放在上面的試管內(nèi),最后向兩個(gè)試管滴加10ml氯仿溶劑,配制成質(zhì)量比為1：5,2：5的兩種氯仿溶液已備下面涂膜之用。2、玻璃片的清洗首先用棉球蘸蒸餾水把玻璃片擦洗干凈,爾后,再用棉球蘸氯仿溶劑把玻璃片擦洗干凈,干燥后以備涂膜。旋涂膜的制備把上面干凈的玻璃片粘在旋涂?jī)x的托盤上,在玻璃片上均勻滴注上面配制的溶液,啟動(dòng)旋涂?jī)x,旋轉(zhuǎn)停止,取下玻璃片,即可制得均勻的有機(jī)電致發(fā)光的摻雜旋涂膜。六、有機(jī)電致發(fā)光的摻雜旋涂膜的發(fā)光表征1、紫外光譜的測(cè)試2、熒光光譜的測(cè)試材料表面潤(rùn)濕性測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨佑|角測(cè)定的工作原理和測(cè)定裝置的基本結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)測(cè)定材料接觸角的基本操作實(shí)驗(yàn)原理OθOθγl-gγs-lγs-gOθγs-gγl-gγs-l圖1接觸角示意圖當(dāng)液滴自由地處于不受力場(chǎng)影響的空間時(shí),由于界面張力的存在而呈圓球狀。但是,當(dāng)液滴與固體平面接觸時(shí),其最終形狀取決于液滴內(nèi)部的內(nèi)聚力和液滴與固體間的粘附力的相對(duì)大小。當(dāng)一液滴放置在固體平面上時(shí),液滴能自動(dòng)地在固體表面鋪展開來,或以與固體表面成一定接觸角的液滴存在。接觸角〔contactangle,θ,是指在一固體水平平面上滴一液滴,固體表面上的固－液－氣三相交界點(diǎn)處,其氣－液界面和固－液界面兩切線把液相夾在其中時(shí)所成的角。θ介于00-1800之間,是反映物質(zhì)與液體潤(rùn)濕性關(guān)系的重要尺度,θ＝90o可作為潤(rùn)濕與不潤(rùn)濕的界限,θ<90o時(shí)可潤(rùn)濕,θ>90o時(shí)不潤(rùn)濕。對(duì)于理想的平固體表面,當(dāng)液滴在表面達(dá)平衡后。只有一個(gè)特定的接觸角。但實(shí)際固體表面是非理想的,因而會(huì)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,致使接觸角的測(cè)量往往很難重復(fù)。但經(jīng)過精心制備和處理的表面<使表面平滑、干凈>,有可能得到較重復(fù)的數(shù)據(jù),特別是高分子的表面。常用的接觸角測(cè)定方法:1.量角法液滴角度測(cè)量法是測(cè)量接觸角的最常用的方法之一,如圖2〔a,b所示。該方法是將固體表面上的液滴,或?qū)⒔胍后w中的固體表面上形成的氣泡投影到屏幕上,然后直接測(cè)量切線與相界面的夾角,直接測(cè)量接觸角的大小?！瞐停滴 〔b停泡 圖2量角法示意圖2.量高法如果液滴很小,重力作用引起液滴的變形可以忽略不計(jì),這時(shí)的躺滴可認(rèn)為是球形的一部分,如圖3所示。接觸角可通過高度的測(cè)量按下式計(jì)算：式中h是液滴高度,d是滴底的直徑。若液滴體積小于10-4mL,可用此方法測(cè)定。若接觸角小于90o,則液滴稍大亦可應(yīng)用。圖3量高法示意圖決定和影響潤(rùn)濕作用和接觸角的因素很多。如,固體和液體的性質(zhì)及雜質(zhì)、添加物的影響,固體表面的粗糙程度、不均勻性的影響,表面污染等。對(duì)于一定的固體表面,在液體液相中加入表面活性物質(zhì)?？筛纳茲?rùn)濕性質(zhì),并且隨著液體和固體表面接觸時(shí)間的延長(zhǎng),接觸角有逐漸變小趨于定值的趨勢(shì),這是由于表面活性物質(zhì)在各界面上吸附的結(jié)果。三、儀器組成圖4JC2000系列靜滴接觸角/界面張力測(cè)量?jī)x1.技術(shù)指標(biāo)測(cè)量方式：量角法,量高法,懸滴法；測(cè)量范圍：0～180o；測(cè)量精度：0.25o或0.5o；溫度范圍：室溫～90℃；測(cè)溫精度：0.01℃；圖像放大率：266pixel/mm；固體試樣尺寸：28×11mm；2.硬件組成圖5CCD攝像頭圖6圖像采集卡圖7CCD電源線圖8主機(jī)電源線圖9視頻連接線圖10串口連接線四．接觸角的測(cè)定1.樣品玻璃;溶膠-凝膠法制得的有個(gè)高分子薄膜；水2.啟動(dòng)程序進(jìn)入jc2000c1子目錄,運(yùn)行子目錄中的jc2000c1.exe即可啟動(dòng)接觸角測(cè)量?jī)x應(yīng)用程序,主界面如圖11所示：圖11接觸角測(cè)量?jī)x應(yīng)用程序主界面圖3.采樣操作模塊使用說明屏幕左側(cè)的大正方形區(qū)域?yàn)閳D像顯示區(qū),當(dāng)攝像機(jī)打開時(shí),顯示區(qū)顯示當(dāng)前攝像機(jī)攝入的圖像內(nèi)容。屏幕右側(cè)：采樣操作模塊的功能菜單：活動(dòng)圖像：激活視頻顯示區(qū)凍結(jié)圖像：凍結(jié)視頻顯示區(qū)圖像溫度：顯示當(dāng)前裝樣平臺(tái)溫度<單位:攝氏度℃;精度:0.1℃> 存儲(chǔ)狀況：顯示連續(xù)存儲(chǔ)時(shí)的即時(shí)狀況,BMP圖像文件名從菜單Option中的第二欄Setting中的第一項(xiàng)設(shè)定.左移：讓屏幕畫面往左移動(dòng)右移：讓屏幕畫面往右移動(dòng)快存和播放：從菜單Option中Setting…項(xiàng)中后三項(xiàng)設(shè)定,在初次快存之前,先需到win98控制面板－>大恒圖像－>根據(jù)內(nèi)存實(shí)際內(nèi)存大小來設(shè)定頁面數(shù)量〔建議4000－8000,可存幾十幀圖像－>重啟電腦?？齑娴目値瑪?shù)可根據(jù)頁面數(shù)量設(shè)定；快存間隔幀數(shù)可根據(jù)客戶要求設(shè)置,一般視頻有25幀/秒；播放延遲無單位,代表了播放每幀圖像時(shí)的間隔,是根據(jù)計(jì)算機(jī)的主頻而設(shè)的延遲?？齑鏁r(shí)由于圖像直接存在內(nèi)存中,所以屏幕上沒有圖像。4. 菜單說明File菜單,如圖12所示。圖12File菜單選項(xiàng)上述3個(gè)選項(xiàng)依次是："打開…"、"保存為…"、"退出",實(shí)驗(yàn)中如果只采一幀圖,在凍結(jié)圖像后,可按"SaveAs…"菜單存儲(chǔ)圖像。Option菜單,如圖13所示圖13Option菜單選項(xiàng)菜單中"Setting…"選項(xiàng)用來設(shè)置參數(shù),"SerillySave"選項(xiàng)為自動(dòng)連續(xù)儲(chǔ)存命令,因顯示卡兼容性不同,在Option中選RGB15bit或RGB16bit,可以顯示正常圖像,Normal為正常圖像大小,這是缺省值,ZoomIn是把圖像縮小,使較大的液滴能在屏幕上全部顯現(xiàn)出來,再選擇Normal就恢復(fù)原來大小。當(dāng)選擇"Setting…"選項(xiàng)時(shí)會(huì)彈出對(duì)話框,如圖14所示。圖14參數(shù)設(shè)置對(duì)話框1、2、3項(xiàng)參數(shù)是用來設(shè)定SerillySave〔自動(dòng)連續(xù)儲(chǔ)存的；4、5、6參數(shù)是用來設(shè)定"快存和播放"的,快存的總幀數(shù)可根據(jù)頁面數(shù)量設(shè)定,快存間隔幀數(shù)可根據(jù)客戶要求設(shè)置,一般視頻有25幀/秒,播放延遲無單位,代表了播放每幀圖像時(shí)的時(shí)間間隔,是根據(jù)計(jì)算機(jī)的主頻而設(shè)的延遲?？齑鏁r(shí)由于圖像直接存在內(nèi)存中,所以屏幕上沒有圖像。最后一項(xiàng)是設(shè)定蠕動(dòng)泵打出液體的大小,由于同樣的步數(shù)不同的蠕動(dòng)泵打出的液滴大小不同,所以要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況自行調(diào)節(jié)。5.采樣加入樣品。實(shí)驗(yàn)過程如圖15所示。圖15實(shí)驗(yàn)過程圖通過幾個(gè)選鈕讓液體滴到待測(cè)平面上后用下面幾種測(cè)試方法測(cè)試數(shù)據(jù)如果要連續(xù)采樣,使用"Setting…"中的前三項(xiàng)來設(shè)定BMP文件名、總幀數(shù)和間隔時(shí)間,在Option中選SerillySave即可。如果只采一幀圖,按凍結(jié)圖像,在File菜單中中選"SaveAs…"選項(xiàng)存儲(chǔ)圖像,可儲(chǔ)存圖象的文件名和指定所在的文件夾。6.量角法按量角法按鈕,進(jìn)入量角法主界面,如圖16所示,按開始鍵,打開文件夾,選中需要計(jì)算的圖形文件。圖16量角法主界面圖量取角度：顯示測(cè)量尺Q：測(cè)量尺向上A:測(cè)量尺向下X:測(cè)量尺向右Z:測(cè)量尺向左<:測(cè)量尺左旋>:測(cè)量尺右旋量角器：顯示測(cè)量尺角度量取角度顯示測(cè)量尺,顯示測(cè)量尺角度為45度,然后使測(cè)量尺與液滴邊緣相切,如圖17所示。圖17量角法測(cè)量然后下移測(cè)量尺到液滴頂端,如圖18所示圖18量角法測(cè)量再旋轉(zhuǎn)測(cè)量尺,使其與液滴左端相交,即得到接觸角的數(shù)值,如圖19所示。圖19量角法測(cè)量另外,也可以使測(cè)量尺與液滴右端相交,求出接觸角,最后求兩者的平均值。注：當(dāng)測(cè)量尺與液滴右端相交時(shí),用180o減去所見的數(shù)值方為正確的接觸角數(shù)據(jù)。7. 量高法按量高法按鈕,進(jìn)入量高法主界面,如圖20所示。圖20量高法主界面圖按開始按鈕,打開文件夾,選取圖象文件,界面如圖21所示。圖21量高法測(cè)量然后用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊液滴的頂端和液滴的左、右兩端,如圖22所示,如果點(diǎn)擊錯(cuò)誤,可以點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,取消選定。圖22量高法測(cè)量量角器角度為θ,接觸角為2×〔90-θ表面潤(rùn)濕性分類類型表面不飽和鍵性質(zhì)表面同水的作用能E接觸角界面水結(jié)構(gòu)代表性材料強(qiáng)親水性離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵>>1無直接水化層石英、云母、錫石、剛玉、菱鐵礦、高嶺石、方解石弱親水弱疏水離子-共價(jià)鍵〔部分自身閉合1左右無或很小直接水化層為主方鉛礦、輝銅礦、閃鋅礦疏水分子鍵為主〔層面間,離子、共價(jià)鍵為輔〔層端、斷面<1中等〔40~90度次生水化層為主滑石、石墨、輝鉬礦、葉臘石強(qiáng)疏水色散力為主的分子鍵<<1大〔90~110度次生水