【摘要】：層層自組裝技術,作為一種新穎的制備納米薄膜的技術,依靠驅動力(物質間的相互作用力),調節(jié)納米復合薄膜材料的結構和形貌,自組裝成納米薄膜材料,同時也實現(xiàn)了該納米材料的多功能性;本征型自修復材料主要是通過動態(tài)可逆的非共價鍵、共價鍵相互作用來實現(xiàn)材料的自修復性能,這種自修復材料可以極大程度地延長材料使用壽命的同時減輕在使用過程中隱藏的危害。因此,將層層自組裝技術應用于設計和制備自修復多層薄膜材料必將豐富自修復薄膜材料的種類、擴展自修復薄膜材料的功能,彌補其它技術的不足,并推進了自修復薄膜材料在仿生化學、生物工程、材料科學等領域的應用。本文利用層層自組裝技術的優(yōu)勢,選擇多種聚合物構建不同的層層組裝多層有序彩色、自修復薄膜材料,探究了它們結構制備、光學性能、自修復性能、多功能性等,以及它們在仿生化學、食品工程、材料科學等領域的應用。主要研究內容如下:1、通過層層自組裝技術,利用一維光子晶體優(yōu)勢,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,實現(xiàn)了重金屬汞離子的可視化檢測,其檢測限為5μM。為了進一步改善彩色薄膜的光學響應性能,在低溫條件下,成功地構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。解決了構建多孔一維光子晶體薄膜的基元和基底的局限性,擴展了自組裝彩色薄膜的研究領域。其孔徑大小均勻在150 nm以下。此外,一些環(huán)境響應工作被做,發(fā)現(xiàn)通過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β-glucan具有選擇性響應,其檢測限為0.03 mg/mL,相比于無孔薄膜,其響應性能提高了約2.3倍。實驗結果的表征顯示了其在化學和生物傳感領域的應用潛力。2、為了引進自修復這種新型的功能,發(fā)展了一種新的自組裝驅動力-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,構建了一種自修復主客體薄膜材料。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的自修復性能,透過率可達到98.6%,可拉伸約163 mm,并且修復后的機械性能可以恢復到原來的87.2%。因此,可以將動態(tài)可逆的主客體作用制備的自修復薄膜材料推向實用領域。3、通過環(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)絡結構、阻燃性能和自修復性能的主客體薄膜材料,尤其是,在無任何刺激響應或引發(fā)劑的作用下,這種材料可以實現(xiàn)自修復。除此之外,當被暴露于火苗中,這種材料將會產(chǎn)生泡沫炭化層阻止火苗蔓延從而保護了可燃物質。通過金相顯微鏡,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,可以達到最好的阻燃效果。因此,將這種薄膜材料進一步推向實用領域,促進了其在多功能高級商業(yè)用品,如紙、紡織品、木材等方面的應用。4、引入納米二硫化鉬片層,構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同時還具有很好的自愈合能力。該自修復薄膜材料(MoS_2/β-CD-PEI/AD-PAA)不但能夠抑制細菌的黏附和具有極好的殺菌能力,尤其是在紫外照射下,抗菌能力能夠達到99.9%,還可以維持較長的使用時間。除此之外,由于這種薄膜具有熒光淬滅的光學性能,將其應用在重金屬鈷離子檢測中,發(fā)現(xiàn)其熒光強度和鈷離子濃度具有很好的線性關系,其檢測限為0.018μg/mL,實現(xiàn)了鈷離子的定量檢測。因此,含納米片層的自修復主客體薄膜材料在食品工業(yè)中潛在著極好的應用前景。
【圖文】：

圖 1-1 層層自組裝技術構建多層有序膜示意圖 (a, b)LbL 技術具有許多極好的優(yōu)點：（1）簡單通用，，不需要復雜、昂貴的成膜物質豐富；（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多層膜材料[19]
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2

【參考文獻】

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1 岳詩雨;周玉娟;姚勇;薛敏;;柱芳烴化學:從合成、主客體性質到自組裝性能的研究進展[J];化學學報;2014年10期

本文編號：2691245