BF（Breath Figure）法是近年來引人矚目的一種制備有序微結(jié)構(gòu)材料的方法,所制備的蜂窩狀有序多孔膜在圖案化模板、氣體分離去除、細(xì)胞/細(xì)菌培養(yǎng)、微容器和微反應(yīng)器、液晶顯示材料、超疏水表面、分離膜等領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用前景。本論文從選擇成膜材料出發(fā),利用BF法構(gòu)筑蜂窩狀多孔膜,針對如何將BF法拓展到廣闊的功能材料領(lǐng)域,尤其是性質(zhì)優(yōu)異的稀有金屬材料體系,如何利用二次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)更多無機(jī)功能材料的多孔結(jié)構(gòu)制備,如何通過調(diào)節(jié)功能化納米粒子的尺寸及性質(zhì),有效調(diào)控有序多孔膜的結(jié)構(gòu)與性能,如何使功能材料的特性更好地在多孔結(jié)構(gòu)中展現(xiàn)等一系列基本問題,開展了系統(tǒng)的研究工作。主要包括以下五部分內(nèi)容:（1）利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合方法合成結(jié)構(gòu)可控的兩親性嵌段共聚物PS-b-PAA作為成膜原料,采用BF法制備PS-b-PAA的多孔膜,詳細(xì)探討多孔膜形貌的影響因素,在得到高度有序多孔膜的同時,闡明有序多孔結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律,豐富對BF法成膜機(jī)理的認(rèn)識;同時嘗試將BF法擴(kuò)展到稀有金屬材料領(lǐng)域,選擇含稀有金屬的配合物作為第二組份,通過一步共混法成膜,利用混合物中的稀有金屬功能組分對多孔膜進(jìn)行修飾改性,建立復(fù)合... 

【文章來源】：揚(yáng)州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?（Ａ）?ＰＳ－ＰＰＰ蜂窩膜形成示意圖；?（Ｂ）?ＰＳ－ＰＰＰ蜂窩狀薄膜的ＳＥＭ圖［２０】??

道液體大的表面張力（如水）有利于聚合物溶液的鋪展。他們在４０％蔗糖水溶液液面上制??得了的具有通孔結(jié)構(gòu)的薄膜［５３］。４０％蔗糖水溶液（８４．０ｍＮ／ｍ）比純水（７２．８ｍＮ／ｍ，２０°Ｃ?）具??有更高的表面張力。Ｓｈｉｍｏｍｕｒａ和他的同事研宄報道了一種在超級水表面制備大面積雙親??性共聚物薄膜的方法［５４１。他們通過ＡＦＭ確認(rèn)了所制膜具有通孔結(jié)構(gòu)。水的表面張力隨溫??度的降低而增大，膜面積也隨水溫的降低而增大。他們將自支撐的蜂窩膜應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)。??另一種有趣的成膜物質(zhì)是無機(jī)粒于。早在２００５年，吳等人就開始研宄多金屬氧酸鹽（ＰＯＭＳ）??在固體表面自組裝為圖案化的蜂窩結(jié)構(gòu)［５５］。郝和他的同事在空氣／水界面上也同樣制造了髙??度有序的多金屬氧酸鹽（ＰＯＭＳ）蜂窩狀薄膜％。研宄發(fā)現(xiàn)表面活性劑的濃度發(fā)現(xiàn)對薄膜??的有序結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的；只有適量的表面活性劑才能形成理想的蜂窩結(jié)構(gòu)。郝課題組進(jìn)??一步研宄了在空氣／水界面的一系列多金屬氧酸鹽和其他納米粒子，如金納米粒子和納米復(fù)??合材料的自組裝［５７－６Ｑ］。陳等人在水表面制備了自支撐的石墨烯蜂窩狀薄膜，研宄表明該薄??膜具有優(yōu)異的廣譜抗菌活性Ｍ］。應(yīng)當(dāng)指出的是，上述所有工作采用的都是所謂的“兩次澆??鑄”的方法，即先將少量的聚合物溶液和表面活性劑滴加在水面上，提前確保聚合物溶液可??以在水面形成穩(wěn)定的液膜。??

Ｔｇ可能接近１００°Ｃ，他們將聚合物溶液澆鑄在修飾后的硅晶片表面上。然后把銅做光柵置??于聚合物溶液表面促進(jìn)水滴模板的自組裝。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高分子表面活性劑可以提高界面的??潤濕性，這是形成分層結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵（圖１－４Ｂ）。除了“二維”的非平面襯底以外，“三維”的??非平面襯底也可以用作ＢＦ法的基底。喬等人首先報道了在一些微球和不規(guī)則粒子上使用??一種非常低的Ｔｇ?（－１２４°Ｃ）的星型交聯(lián)聚合物形成蜂窩狀膜的情況，獲得了完全共形ＢＦ??薄膜（圖?ｌ－４ｃ）?［７１］。??ＷＨ??圖１－４幾種典型的非平面蜂窩狀多孔薄膜??（ａ）?ＴＥＭ網(wǎng)格【６９］；?（ｂ）銅柵參［７３］；?（ｃ）三維粒子間；??（ｄ）淺浮雕硅晶片［７４］；?ＣＥ）?３ｄ微管［７５］；?Ｃｆ）三維多孔網(wǎng)格［７６】??在另一個有趣的實(shí)驗(yàn)中，李等人利用商用的嵌段聚合物如聚苯乙烯嵌段聚異戊二烯聚??苯乙烯嵌在各種非平面襯底上制得了蜂窩狀多孔膜（圖ｌ－４ｄ）?［７４］。硫化后可以獲得自由基??膜，薄膜耐多種有機(jī)溶劑，熱穩(wěn)定性高達(dá)到３５０°Ｃ。這對于獲得具有三維有序結(jié)構(gòu)的高穩(wěn)??定性薄膜具有重要意義。顧等人選擇有曲率梯度的微管作為基板使用聚（Ｌ－乳酸）和二油??酰磷脂酰乙醇胺（涂料）表面活性劑共混液作為成膜聚合物也獲得了蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)［７５］。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]SnO2空心納米結(jié)構(gòu)的制備及其氣敏性能研究[D]. 李延根.吉林大學(xué) 2013

碩士論文
[1]熒光PS微球及其有序自組裝材料的制備和性能研究[D]. 張超.揚(yáng)州大學(xué) 2015
[2]二氧化鈰的可控合成及其電化學(xué)性質(zhì)研究[D]. 朱園.青島科技大學(xué) 2014



本文編號：3622690