Article
  • Study of Growth Mechanism of Conductive Free-standing Films on a Vapor/Water Interface via Gas Phase Polymerization
  • Kerguelen Mae Nodora and Jin-Heong Yim

  • Division of Advanced Materials Engineering, Kongju National University 1223-24 Cheoandaero, Cheonan, Chungnam 31080, Korea

  • 증기상 중합을 통한 기체/물 계면에서 전도성 프리스탠딩 필름의 성장 메커니즘에 관한 연구
  • Kerguelen Mae Nodora · 임진형

  • 공주대학교 공과대학 신소재공학부

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Abstract

In this paper, two kinds of conductive hybrid free-standing films (polypyrrole (PPy)-SiO2 and PPy-poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) hybrid) were successfully prepared by employing the consecutive vapor phase polymerization (c-VPP) technique. Through the spontaneous interface polymerization of the monomer gas molecules in the vapor/aqueous interface of the oxidant in water, free-standing films were synthesized via oxidative-coupling polymerization. The as-prepared free-standing films were flexible to a certain degree, robust, and can maintain their structure even without any support of donor substrates. Importantly, chemical compositional and morphological analyses on the top-side and bottom-side surface of the films provided evidence for a top-down growth mechanism in which the arriving monomer vapors diffuse to the initially formed polymer product layer to reach active oxidant film for chain growth. Intricate film morphology and the electrical properties of the films can be effectively adjusted by controlling the order of monomer polymerization, the type of monomers to be used, and the polymerization time in each monomer chamber


증기/수용액 계면에서 두 종류의 다른 층을 가지는 전도성 하이브리드 프리스탠딩 필름을 제조하였다. 폴리피롤(PPy)-SiO2 및 PPy-폴리(3,4-에틸렌 디옥시 티오펜)(PEDOT) 프리스탠딩 필름은 기체/물 계면에서 가스상의 단량체와 수용액상의 산화제의 접촉으로 인한 산화-커플링 계면중합을 통한 순차적 기상 중합(consecutive-vapor phase polymerization; c-VPP) 방법으로 합성되었다. 제조된 하이브리드 프리스탠딩 필름은 유연하고 견고하며 기판이 존재하지 않더라도 그 구조를 유지할 수 있었다. 복합체의 화학조성과 형태학적 분석으로부터 단량체 기체가 초기 형성된 폴리머 층으로 확산되어 활성 산화제에 도달하여 사슬 성장을 위한 중합이 진행되는 하향식(top-down) 성장 메커니즘에 대한 증거를 제공하였다. c-VPP의 다양한 제조 조건(중합 순서, 단량체의 종류, 중합 시간)을 조절하여 제조된 하이브리드 프리스탠딩 필름의 화학적 조성과 전기적 특성을 효과적으로 조절할 수 있었다


Keywords: consecutive vapor phase polymerization, free-standing hybrid, film growth mechanism, vapor/water interface polymerization

  • Polymer(Korea) 폴리머
  • Frequency : Bimonthly(odd)
    ISSN 0379-153X(Print)
    ISSN 2234-8077(Online)
    Abbr. Polym. Korea
  • 2018 Impact Factor : 0.500
  • Indexed in SCIE

This Article

  • 2021; 45(2): 267-274

    Published online Mar 25, 2021

  • 10.7317/pk.2021.45.2.267
  • Received on Oct 27, 2020
  • Revised on Dec 17, 2020
  • Accepted on Dec 17, 2020

Correspondence to

  • Jin-Heong Yim
  • Division of Advanced Materials Engineering, Kongju National University 1223-24 Cheoandaero, Cheonan, Chungnam 31080, Korea

  • E-mail: jhyim@kongju.ac.kr