本文關(guān)鍵詞： π-共軛聚合物 電化學(xué)聚合 超疏水表面 可控粘附表面　出處：《上海交通大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：任何材料在使用過程中,都不可避免地與周圍環(huán)境相接觸,在材料的表面或界面處經(jīng)常會(huì)發(fā)生粘附其它材料或物質(zhì)的現(xiàn)象。有些界面粘附現(xiàn)象可以被利用,但有些界面粘附現(xiàn)象卻給我們的生產(chǎn)和生活帶來不便,甚至是危害,需要我們采取措施進(jìn)行預(yù)防、抑制或消除,如覆冰現(xiàn)象等�，F(xiàn)代研究表明,材料表面或界面的粘附特性與其表面的微納米結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、粘附物質(zhì)以及外界環(huán)境密切相關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)材料表面粘附性能的調(diào)控,充分利用表面粘附現(xiàn)象,并抑制危害性粘附,制備具有可控粘附性能的新型功能材料近年來吸引了許多科研工作者的強(qiáng)烈興趣。來自天然動(dòng)植物的自清潔、抗粘附表面的靈感,人們通過結(jié)合微納米的多級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)以及特殊表面材料已經(jīng)成功制備出了大量的人工可控粘附,抗粘附界面材料。這類表面在自清潔涂層、抗污染或抗生物污染涂層、防覆冰涂層、減阻、微流控制、油水分離、生物工程等領(lǐng)域顯示了巨大的潛在應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步,應(yīng)用需求的多樣性,人工制備的可控粘附表面向著多功能化,智能化方向發(fā)展。然而,這些依賴于特殊的粗糙結(jié)構(gòu)以及表面化學(xué)成分的涂層在制備時(shí)表現(xiàn)出了工藝的復(fù)雜性,耗時(shí),以及高成本等特點(diǎn),而且涂層弱的機(jī)械穩(wěn)定性以及差的可復(fù)制性等特點(diǎn)限制了其實(shí)踐應(yīng)用。尤其是當(dāng)前人們強(qiáng)烈關(guān)注的智能可控粘附表面的發(fā)展,一直受到各方面的阻礙,如材料的選擇與應(yīng)用,復(fù)雜的組裝過程,潤(rùn)濕狀態(tài)轉(zhuǎn)換周期長(zhǎng),刺激條件苛刻等特點(diǎn)。因此,發(fā)展性能穩(wěn)定的、復(fù)合功能的、粘附可控的人工仿生表面已成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。在本文中,我們從電化學(xué)聚合方法得到的π-共軛聚合物薄膜入手來研究可控粘附表面,提出了雙層電化學(xué)沉積方法,以及犧牲電沉積π-共軛聚合物薄膜模板策略,制備了電化學(xué)響應(yīng)的可逆轉(zhuǎn)換的粘附表面、多功能復(fù)合自清潔表面以及可調(diào)控細(xì)胞粘附的表面。本文的創(chuàng)新和主要研究?jī)?nèi)容包括:1.提出了雙層電化學(xué)沉積π-共軛聚合物薄膜的方法,制備了表面形貌結(jié)構(gòu)可控、表面化學(xué)成分可調(diào)的超疏水S-PTHF薄膜。研究發(fā)現(xiàn),制備的多孔S-PTHF薄膜在電勢(shì)作用下,可以實(shí)現(xiàn)可逆的摻雜和脫摻雜。水滴在摻雜態(tài)和去摻雜態(tài)薄膜表面上表現(xiàn)出了不同的粘附狀態(tài)。通過控制摻雜和脫摻雜電位,可實(shí)現(xiàn)水滴粘附在滾動(dòng)和粘滯態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換。2.通過調(diào)節(jié)上層聚噻吩烷基側(cè)鏈的長(zhǎng)度,應(yīng)用雙層電化學(xué)聚合方法成功地制備了在超疏水和超親水之間潤(rùn)濕性可逆轉(zhuǎn)換的電響應(yīng)性多孔聚噻吩薄膜PEDOT-(3-MTH)。在去摻雜狀態(tài),薄膜處于超疏水狀態(tài),其WCA150°;而在摻雜狀態(tài),薄膜處于超親水狀態(tài),其WCA~0°。3.應(yīng)用犧牲電沉積π-聚合物薄膜模板策略來原位制備透明的、熱和機(jī)械穩(wěn)定的、超疏水Si O2涂層。電化學(xué)沉積在氧化銦錫(ITO)電極上的PEDOT薄膜擁有高度多孔的納米級(jí)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。以這種聚合物納米結(jié)構(gòu)為模板進(jìn)行化學(xué)氣相沉積(CVD)Si O2涂層。高溫退火除去PEDOT,并氟化后,涂層顯示了168.0°±1°的靜態(tài)水接觸角和2°的低的滾動(dòng)角。研究發(fā)現(xiàn),制備的多孔納米硅涂層擁有大約92.8%的高透明性、能經(jīng)受高達(dá)400°C的耐高溫特性、可經(jīng)受高達(dá)650 k Pa的耐水壓特性,甚至可抗砂粒磨損。4.通過電化學(xué)聚合,獲得了大面積具有花瓣?duì)畹某杷圮疟∧?并展示了強(qiáng)的激基締合物熒光發(fā)射特性。通過CVD方法進(jìn)一步在聚芘薄膜上涂覆一層二氧化硅涂層。氟化后,所得到的FPSH薄膜不僅表現(xiàn)為自潔的超疏水表面(靜態(tài)的水的接觸角為163°±1°,滾動(dòng)角為4°±1°),而且還理想地繼承了聚芘薄膜的優(yōu)良的藍(lán)綠色熒光性質(zhì)。5.制備了水滴粘附可控的SSPTH薄膜。SSPTH薄膜在不同水滴粘附狀態(tài)下顯示了不同細(xì)胞吸附特性。在低粘附的SSPTH薄膜(去摻雜態(tài))的表面上不利于細(xì)胞的粘附,而高粘附的SSPTH薄膜(摻雜)表面可粘附Hela細(xì)胞。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O633.5;TB306
，

本文編號(hào)：1546162