基于水滴模板法構(gòu)建微納復(fù)合功能界面的研究.pdf

1、水滴模板法是一種可廣泛適用于聚合物和納米材料的動(dòng)態(tài)可控的自組裝模板圖案化方法，利用成膜溶液溶劑揮發(fā)過程中所凝結(jié)的水滴陣列作為模板，可以實(shí)現(xiàn)一步法制備有序多孔膜。在經(jīng)歷了前期的方法學(xué)體系研究之后，對(duì)于水滴模板法的研究在近年來又出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢(shì)與熱點(diǎn)。本論文結(jié)合水滴模板法研究的熱點(diǎn)方向，開展了基于化學(xué)（第二）組分圖案化和二次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，利用兩親分子組分和固體粒子兩類界面活性材料作為第二組分輔助制備聚合物有序多孔膜，同時(shí)還研究了第二組分

2、的界面組裝行為；研究了在反向蜂窩狀圖案化結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合二次自組裝過程來構(gòu)建具有特殊浸潤性的微納功能界面。
　　 1．兩親聚合物輔助水滴模板法的研究---嘗試在聚乳酸(PLA)成膜材料中引入含聚氧乙烯(PEO)鏈段的兩親共聚物組分，證實(shí)了具有界面活性的兩親分子的加入能有效地穩(wěn)定水滴模板，從而實(shí)現(xiàn)輔助構(gòu)建蜂窩規(guī)整結(jié)構(gòu)表面的作用，討論了多種實(shí)驗(yàn)條件（包括環(huán)境濕度、溶液濃度、溶液加量和PLA分子量）對(duì)所制得的有序多孔膜膜孔結(jié)構(gòu)的影響；

3、并利用PEO組分的阻抗非特異性蛋白質(zhì)吸附的特性，結(jié)合蛋白質(zhì)吸附實(shí)驗(yàn)證實(shí)了親水PEO鏈段在孔洞內(nèi)壁處的選擇性富集，制備得到了阻抗蛋白質(zhì)吸附的圖案化功能表面。
　　 2．微粒輔助水滴模板法及構(gòu)建粒子界面組裝陣列的研究---以皮克林乳化效應(yīng)與水滴模板法兩個(gè)自組裝過程的結(jié)合為理論基礎(chǔ)，證實(shí)了固體粒子作為一種新型的界面活性材料，也可以作為第二組分有效地起到輔助實(shí)現(xiàn)水滴模板法的效果，以此為基礎(chǔ)建立了微粒輔助水滴模板新方法。系統(tǒng)研究了無機(jī)粒子

4、的物理和化學(xué)參數(shù)（包括尺寸、親疏水性和用量）對(duì)于所輔助制備得到的多孔膜孔洞尺寸和形貌的影響，以及對(duì)粒子本身在孔洞內(nèi)壁處組裝形態(tài)的影響。進(jìn)一步實(shí)施了聚合物和微凝膠粒子體系的微粒輔助水滴模板法，并探討了這兩類體系粒子在輔助膜片制備與粒子組裝上的特點(diǎn)，證實(shí)了該方法基于粒子種類的通用性。通過加量條件的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了粒子在有序多孔膜內(nèi)的定向組裝，制備得到了選擇性分布于微米圖案化基底上的環(huán)狀納米粒子陣列，并提出皮克林乳化效應(yīng)與液膜揮發(fā)時(shí)產(chǎn)生的毛細(xì)管流

5、作用力的結(jié)合效應(yīng)是粒子實(shí)現(xiàn)定向組裝的驅(qū)動(dòng)力。
　　 3．基于反向蜂窩狀圖案化結(jié)構(gòu)的二次設(shè)計(jì)構(gòu)建特殊微納功能界面的研究---基于水滴模板法制備得到的有序多孔基底，利用PDMS復(fù)制轉(zhuǎn)移技術(shù)獲得表面具有微米尺寸蜂窩狀突起陣列的反向圖案化結(jié)構(gòu)。利用納米銀沉積和納米粒子層層組裝的方法，在微米尺寸蜂窩狀突起陣列表面引入了納米尺寸的粗糙結(jié)構(gòu)，通過條件控制構(gòu)建了理想的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)而成功獲得超疏水表面。pH增強(qiáng)的指數(shù)增長型層層自組裝過程被應(yīng)用于反

6、向蜂窩狀圖案化結(jié)構(gòu)基底上，考察了在不同組裝層數(shù)下所能獲得的復(fù)合結(jié)構(gòu)或者自支撐膜片結(jié)構(gòu)的形貌特征與表面潤濕性。在低組裝層數(shù)條件下，聚電解質(zhì)沉積行為表現(xiàn)出拓?fù)湫蚊惨蕾囆?，最終導(dǎo)致多層膜組裝出現(xiàn)了圖案化基底模板導(dǎo)向性的組裝形貌，形成了規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)狀微納復(fù)合聚電解質(zhì)多層膜結(jié)構(gòu)；而在高組裝層數(shù)條件下組裝獲得了具有拓?fù)湫蚊卜菍?duì)稱性的自支撐多層膜。通過這種基于指數(shù)增長型層層組裝與圖案化基底相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段，在四雙層的組裝后即可構(gòu)建得到具有高吸附性質(zhì)