發(fā)布時(shí)間：2020-06-01 08:52

【摘要】：層層自組裝技術(shù),作為一種新穎的制備納米薄膜的技術(shù),依靠驅(qū)動(dòng)力(物質(zhì)間的相互作用力),調(diào)節(jié)納米復(fù)合薄膜材料的結(jié)構(gòu)和形貌,自組裝成納米薄膜材料,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了該納米材料的多功能性;本征型自修復(fù)材料主要是通過(guò)動(dòng)態(tài)可逆的非共價(jià)鍵、共價(jià)鍵相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)材料的自修復(fù)性能,這種自修復(fù)材料可以極大程度地延長(zhǎng)材料使用壽命的同時(shí)減輕在使用過(guò)程中隱藏的危害。因此,將層層自組裝技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)和制備自修復(fù)多層薄膜材料必將豐富自修復(fù)薄膜材料的種類、擴(kuò)展自修復(fù)薄膜材料的功能,彌補(bǔ)其它技術(shù)的不足,并推進(jìn)了自修復(fù)薄膜材料在仿生化學(xué)、生物工程、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。本文利用層層自組裝技術(shù)的優(yōu)勢(shì),選擇多種聚合物構(gòu)建不同的層層組裝多層有序彩色、自修復(fù)薄膜材料,探究了它們結(jié)構(gòu)制備、光學(xué)性能、自修復(fù)性能、多功能性等,以及它們?cè)诜律瘜W(xué)、食品工程、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容如下:1、通過(guò)層層自組裝技術(shù),利用一維光子晶體優(yōu)勢(shì),制備了一種適配體功能化的彩色薄膜材料,即適配體P(NIPAM-AA)/TiO_2一維光子晶體薄膜材料,實(shí)現(xiàn)了重金屬汞離子的可視化檢測(cè),其檢測(cè)限為5μM。為了進(jìn)一步改善彩色薄膜的光學(xué)響應(yīng)性能,在低溫條件下,成功地構(gòu)筑了具有均勻多孔形狀的彩色薄膜材料即多孔一維光子晶體薄膜材料。解決了構(gòu)建多孔一維光子晶體薄膜的基元和基底的局限性,擴(kuò)展了自組裝彩色薄膜的研究領(lǐng)域。其孔徑大小均勻在150 nm以下。此外,一些環(huán)境響應(yīng)工作被做,發(fā)現(xiàn)通過(guò)水洗法制備薄膜不僅包含了P(NIPAM-AA)原有的溫度敏感性,還對(duì)β-glucan具有選擇性響應(yīng),其檢測(cè)限為0.03 mg/mL,相比于無(wú)孔薄膜,其響應(yīng)性能提高了約2.3倍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表征顯示了其在化學(xué)和生物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。2、為了引進(jìn)自修復(fù)這種新型的功能,發(fā)展了一種新的自組裝驅(qū)動(dòng)力-主客體作用力,將β-環(huán)糊精和金剛烷分別修飾超支化聚乙烯亞胺和聚丙烯酸,構(gòu)建了一種自修復(fù)主客體薄膜材料。該主客體薄膜具有高韌性能、抗酸堿性能、高透性能以及可重復(fù)的自修復(fù)性能,透過(guò)率可達(dá)到98.6%,可拉伸約163 mm,并且修復(fù)后的機(jī)械性能可以恢復(fù)到原來(lái)的87.2%。因此,可以將動(dòng)態(tài)可逆的主客體作用制備的自修復(fù)薄膜材料推向?qū)嵱妙I(lǐng)域。3、通過(guò)環(huán)糊精修飾的超支化聚乙烯亞胺與聚磷酸胺合成一種新的聚合物,在紙基底上制備了一種具有雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、阻燃性能和自修復(fù)性能的主客體薄膜材料,尤其是,在無(wú)任何刺激響應(yīng)或引發(fā)劑的作用下,這種材料可以實(shí)現(xiàn)自修復(fù)。除此之外,當(dāng)被暴露于火苗中,這種材料將會(huì)產(chǎn)生泡沫炭化層阻止火苗蔓延從而保護(hù)了可燃物質(zhì)。通過(guò)金相顯微鏡,紅外光譜,掃描電子顯微鏡,納米壓痕儀等儀器設(shè)備研究該膜的抗阻燃性能。這種阻燃薄膜在低消耗、環(huán)境友好的情況下,可以達(dá)到最好的阻燃效果。因此,將這種薄膜材料進(jìn)一步推向?qū)嵱妙I(lǐng)域,促進(jìn)了其在多功能高級(jí)商業(yè)用品,如紙、紡織品、木材等方面的應(yīng)用。4、引入納米二硫化鉬片層,構(gòu)建一種含納米片層的主客體薄膜材料,其不僅具有抗菌和金屬離子響應(yīng)同時(shí)還具有很好的自愈合能力。該自修復(fù)薄膜材料(MoS_2/β-CD-PEI/AD-PAA)不但能夠抑制細(xì)菌的黏附和具有極好的殺菌能力,尤其是在紫外照射下,抗菌能力能夠達(dá)到99.9%,還可以維持較長(zhǎng)的使用時(shí)間。除此之外,由于這種薄膜具有熒光淬滅的光學(xué)性能,將其應(yīng)用在重金屬鈷離子檢測(cè)中,發(fā)現(xiàn)其熒光強(qiáng)度和鈷離子濃度具有很好的線性關(guān)系,其檢測(cè)限為0.018μg/mL,實(shí)現(xiàn)了鈷離子的定量檢測(cè)。因此,含納米片層的自修復(fù)主客體薄膜材料在食品工業(yè)中潛在著極好的應(yīng)用前景。
【圖文】：

圖 1-1 層層自組裝技術(shù)構(gòu)建多層有序膜示意圖 (a, b)LbL 技術(shù)具有許多極好的優(yōu)點(diǎn)：（1）簡(jiǎn)單通用，，不需要復(fù)雜、昂貴的成膜物質(zhì)豐富；（3）產(chǎn)物有序性高；（4）可控產(chǎn)物的尺寸、成分及形

基于氫鍵作用的層層自組裝可自修復(fù)多層膜材料[19]
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 岳詩(shī)雨;周玉娟;姚勇;薛敏;;柱芳烴化學(xué):從合成、主客體性質(zhì)到自組裝性能的研究進(jìn)展[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2014年10期

本文編號(hào)：2691245