【摘要】：嵌段共聚物在溶液中的自組裝可以得到各種各樣的納米結(jié)構(gòu)，例如球狀、棒狀、囊泡、洋蔥狀等。這些納米結(jié)構(gòu)在醫(yī)藥、生物、電子和催化劑等領(lǐng)域存在潛在的應(yīng)用，因此嵌段共聚物的自組裝在近幾十年得到廣泛的研究。納米粒子在納米受限幾何空間可以形成更廣泛的結(jié)構(gòu)，因此，許多研究也開始關(guān)注納米粒子在嵌段共聚物中的選擇性分布。 本文結(jié)合相關(guān)文獻研究了三維受限條件下四種嵌段共聚物的自組裝。在本工作中我們所用的方法是乳液揮發(fā)法，所得膠束形貌具有明顯的相分離結(jié)構(gòu)。我們研究了嵌段組成、表面活性劑（PVA）等影響因素對這四種嵌段共聚物組裝結(jié)構(gòu)的影響，，得到如下結(jié)論：（1）由于聚乙烯醇（PVA）與PS、P4VP表面都有相互作用，PVA作為表面活性劑能調(diào)節(jié)PS、P4VP界面能，可改變嵌段共聚物的膠束形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。（2）PVA濃度不變的情況下，嵌段共聚物的種類，嵌段組成對膠束形貌也有影響。 本文還研究了PS9800-b-P4VP10000，PS35000-b-P4VP2700與金納米粒子在三維受限條件下的共組裝。我們探討了熵效應(yīng)與焓效應(yīng)對金納米粒子在嵌段共聚物中分布位置的影響。通常情況下，納米粒子進入聚合物基體中會導(dǎo)致明顯的熵效應(yīng)和焓效應(yīng)。其中，焓效應(yīng)主要取決于納米粒子表面配體與聚合物基體之間的相容性。熵效應(yīng)主要取決于納米粒子的平移熵和基體聚合物鏈的構(gòu)象熵。當(dāng)納米粒子進入聚合物基體中會占據(jù)聚合物鏈的位置，導(dǎo)致聚合物鏈繞過納米粒子重新排布，從而造成構(gòu)象熵?fù)p失。納米粒子尺寸越大，則構(gòu)象熵?fù)p失越大。實驗中我們用PS和P4VP修飾金納米粒子，已將焓排斥作用降到最低。因此在嵌段共聚物與金納米粒子的共組裝中我們主要考慮熵排斥作用。通過實驗我們看到，1.7nm的金納米粒子能均勻分布在聚合物基體中，而3.5nm的金納米粒子傾向于分布在聚合物基體的一端來補償聚合物中引入納米粒子引起的熵?fù)p失，降低體系自由能，使聚合物膠束形貌穩(wěn)定存在。
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圖片說明： 1.1 (a)AB 型兩嵌段共聚物在本體中的平衡態(tài)形貌：S 和 S’是體心立方球體 和 C’是六角圓柱形，G 和 G’是雙連續(xù)螺旋結(jié)構(gòu)，L 是片狀。(b)平均場理測的 AB 兩嵌段的理論相圖，依賴于嵌段的體積分?jǐn)?shù)（f）和隔離參數(shù) N。異戊二烯-聚苯乙烯共聚物的實驗過程的圖像，fA代表聚異戊二烯的體積分?jǐn)?shù)PL 是穿孔薄片。ig. 1.1 (a) Equilibrium morphologies of AB diblock copolymers in bulk: S and Sbody-centered-cubic spheres, C and C’ = hexagonally packed cylinders, G and G’icontinuous gyroids, and L = lamellae. (b) Theoretical phase diagram of AB diblocredicted by the selfconsistent mean-field theory, depending on volume fraction (f)the blocks and the segregation parameter, wN, where w is the Flory Hugginsegment segment interaction energy and N is the degree of polymerization; CPS aCPS’= closely packed spheres. (c) Experimental phase portrait of
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圖片說明： 圖 1.2 兩親性嵌段共聚物 PSm-b-PAAn各種形貌的透射電鏡圖片和原理圖。m 和n 分別代表 PS 和 PAA 的聚合度。原理圖中紅色代表疏水嵌段 PS，藍色代表親水嵌段 PAA。HHHs：六角空心環(huán)。LCMs：大型復(fù)合膠束。Fig. 1.2 Transmission electron microscopy (TEM) micrographs and correspondingschematic diagrams of various morphologies formed from amphiphilic PSm-b-PAAncopolymers. Note: m and n denote the degrees of polymerization of PS and PAA,respectively. In the schematic diagrams, red represents hydrophobic PS parts, whileblue denotes hydrophilic PAA segments. HHHs: hexagonally packed hollow hoops;LCMs: large compound micelles.嵌段共聚物自組裝得到的膠束形貌可以應(yīng)用于各個領(lǐng)域，因而備受人們關(guān)注。特別地，自組裝的納米結(jié)構(gòu)可以用于納米模板合成半導(dǎo)體，引導(dǎo)形貌和尺寸均可控的金屬納米粒子沉積，進一步控制納米粒子在一維到三維的空間分布。其
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O631

【共引文獻】

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本文編號：2515418