【摘要】：集成化,微型化是當今科學技術(shù)發(fā)展的一種主流趨勢,它集中體現(xiàn)了人們力求用最少的資源解決復雜問題的意愿。微流控技術(shù),一種能夠精確控制和操縱處理微米尺度流體的科學和技術(shù),是一門涉及物理,化學,生物和工程等多學科,并在過去二十年中發(fā)展迅速的課題。本論文主要以微流控芯片技術(shù)為平臺,將其與離子液體,金屬有機框架化合物等相結(jié)合,構(gòu)建了各種多功能的微凝膠,多功能囊泡,以及光子晶體復合功能材料等,研究了微流控技術(shù)在功能材料和化學體系構(gòu)建中的應用前景。主要內(nèi)容如下:首先,我們以咪唑基離子液體為功能單體,利用微流控技術(shù)制備了具有可控尺寸和形態(tài)的單分散聚離子液體微凝膠。咪唑單元在微凝膠網(wǎng)絡中可作為反應位點,通過簡單的對抗離子交換反應有效地轉(zhuǎn)化成所希望的功能材料。此外,基于對抗離子交換反應的時間、空間可控性,我們發(fā)開了一種能夠制備不同各向異性的微凝膠的新策略。在上述基礎(chǔ)上,我們通過改變微流控芯片的結(jié)構(gòu),構(gòu)建了具有內(nèi)部中空的雙乳化囊泡結(jié)構(gòu)。利用咪唑基離子液體的各種特性,制備了壁內(nèi)部具有相互聯(lián)通的三維孔洞結(jié)構(gòu)的離子液體微囊泡�？捉Y(jié)構(gòu)的開關(guān)、囊泡的功能在外界條件的刺激下能進行不同的響應和轉(zhuǎn)變。最后,研究了其在蛋白質(zhì)體外轉(zhuǎn)錄和翻譯方面的應用。在利用微流控乳化技術(shù)制備聚離子液體功能凝膠和囊泡的基礎(chǔ)上,我們將微流控液滴技術(shù)與膠體顆粒自組裝技術(shù)相結(jié)合,制備了結(jié)構(gòu)更復雜的光子晶體微球。并以此為模板制備了聚離子液體反蛋白石微球。研究了這種新型光子晶體微球模仿傳統(tǒng)分子的主要特性。此外,我們還以球形光子晶體作為宿主矩陣,制備了一系列具有功能可調(diào)節(jié)性的MOFs光子晶體復合材料。研究了MOFs材料以及光子晶體獨特功能的協(xié)同組合賦予這類多層次結(jié)構(gòu)特殊的光學特性、分子識別特性、功能可衍生性、各向異性等多種特殊的性質(zhì)�；谏鲜鲩_展的工作、研究表明,微流控技術(shù)可為發(fā)展新型功能材料和化學體系提供一種新思路、新平臺。
[Abstract]:Integration and miniaturization is a mainstream trend in the development of science and technology. It embodies the will of people to solve complex problems with the least resources. Microfluidic, a science and technology capable of accurately controlling and manipulating micro-scale fluids, is a multidisciplinary subject involving physics, chemistry, biology and engineering, and has developed rapidly in the past two decades. In this paper, the microfluidic chip technology is used as the platform, which is combined with ionic liquids, organometallic framework compounds and so on to construct various multifunctional microgels, multifunctional vesicles, and photonic crystal composite functional materials. The application prospect of microfluidic technology in the construction of functional materials and chemical systems was studied. The main contents are as follows: firstly, we prepared monodisperse polyionic liquid microgel with controllable size and morphology by using imidazol-based ionic liquids as functional monomers. Imidazole unit can be used as the reaction site in the microgel network and can be converted into the desired functional material effectively through the simple anti-ion exchange reaction. In addition, based on the temporal and spatial controllability of the antiion exchange reaction, we have developed a new strategy to prepare different anisotropic microgels. On the basis of the above, we constructed a double emulsified vesicle structure with internal hollow by changing the structure of microfluidic chip. Based on the characteristics of imidazol-based ionic liquids, ionic liquid microcapsules with intersecting three-dimensional pore structure were prepared. The function of the pore structure switch and vesicle can be changed under the stimulation of external conditions. Finally, its application in protein transcription and translation in vitro was studied. On the basis of the preparation of polyionic liquid functional gels and vesicles by microfluidic emulsification technology, a more complex photonic crystal microsphere was prepared by combining the microfluidic droplet technique with the colloidal particle self-assembly technique. The polyionic liquid reverse opal microspheres were prepared by using this template. The main characteristics of the new photonic crystal microspheres imitating traditional molecules have been studied. In addition, a series of functional tunable MOFs photonic crystal composites were prepared using spherical photonic crystals as host matrix. The special optical properties, molecular recognition characteristics, functional derivation and anisotropy of MOFs materials and photonic crystals are studied. Based on the above work, it is shown that microfluidic technology can provide a new idea and platform for the development of new functional materials and chemical systems.
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB34

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本文編號：2279059