光聚合制備不同潤濕性表面功能化材料及其性能研究.pdf

1、潤濕(Wetting)泛指在材料的表面界面，固相-氣相界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?液相界面的現(xiàn)象。由此衍生出來的固體表面的潤濕性能指代某種液體在這類材料表面鋪展的傾向或能力1。潤濕性作為固體材料表面最為重要的性質(zhì)之一，具有不同潤濕能力的表面材料在國民日常生產(chǎn)生活中扮演著越來越重要的角色。自然界中，最為出名的特殊潤濕性材料便是荷葉2(Lotus leaf)，其表面的超疏水性能使其具有優(yōu)異的抗水性、自清潔能力以及阻擋環(huán)境中的有害微生物粘附感染風(fēng)險的本領(lǐng)

2、。大自然的鬼斧神工在構(gòu)筑荷葉這種精細(xì)結(jié)構(gòu)的過程中表現(xiàn)的淋漓盡致。
　　因此，如何設(shè)計并制備出具有特殊潤濕性能的表面材料成為相關(guān)領(lǐng)域的熱門3-8。光聚合作為一種方便快捷，環(huán)境友好的聚合手段，經(jīng)過眾多科研工作者們的共同努力與探索，已廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)9-12，在諸如涂料、功能樹脂、牙科材料等傳統(tǒng)領(lǐng)域貢獻(xiàn)巨大力量的同時，在其他領(lǐng)域也開始發(fā)揮更為重要的作用。結(jié)合自身的反應(yīng)特性，以光聚合為聚合手段，對固體材料表面進(jìn)行功能化改性，使其具有特

3、殊的潤濕性能這一模式具有反應(yīng)條件高度可控，利用光線直線傳播的特點，更是能夠制備出具有多種特異微觀形貌的圖案化材料，最大化地挖掘和發(fā)揮材料自身的特性，表現(xiàn)出新穎的應(yīng)用價值。
　　通過查閱前人研究成果，我們意識到粗糙的形貌是制備超疏水性能材料的關(guān)鍵，在本文的第一部分中，我們通過對納米無機(jī)顆粒的改性，使其表面具有能夠參與反應(yīng)的丙烯酸酯類雙鍵，通過探索合適的反應(yīng)條件，我們成功地制備出了具有微納多孔粗糙結(jié)構(gòu)的二氧化硅表面超疏水材料。通過對其

4、應(yīng)用的探索，發(fā)現(xiàn)此類超疏水材料具備優(yōu)異抗水性能的同時，對真菌也具備有效抗粘附生長、繁殖的能力。
　　第二，在制備無機(jī)粒子超疏水涂層的過程中，由于改性納米顆粒自身大小和結(jié)構(gòu)的限制，制備出來的超疏水涂層穩(wěn)定性不佳，這對進(jìn)一步擴(kuò)大材料的使用范圍產(chǎn)生了制約。因此，我們在聚合體系中引入表面能極低的含氟單體，同時保留雙鍵化改性的二氧化硅顆粒作為增加聚合物膜表面粗糙度的關(guān)鍵成分，成功制備出了表面理化性質(zhì)穩(wěn)定，接觸角大于150°的超疏水表面材料。

5、我們發(fā)現(xiàn)，制備出來的材料具有優(yōu)良的抗細(xì)胞粘附生長的能力，這對我們加下來制備圖案化的材料使細(xì)胞選擇性粘附生長的行為奠定了實驗基礎(chǔ)。
　　第三，利用不同規(guī)格的光掩膜，聚合配方中有溶劑存在的條件下，我們制備出了具有表面粗糙結(jié)構(gòu)的含氟圖案化聚合物材料。通過前人研究基礎(chǔ)以及合理地假設(shè)，這種圖案化的材料表面具有不同的潤濕性差異，進(jìn)一步將這種圖案化的材料進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)實驗，發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞在這種圖案化的材料表面具有高度選擇性貼壁生長行為。這

6、種特異性的生長方式對微生物芯片、細(xì)胞生長行為研究等領(lǐng)域提供了一種簡便的制備方法和設(shè)計思路，具有較為重要的實際應(yīng)用價值。
　　最后我們通過光聚合共聚接枝技術(shù)，在玻璃基材表面“一步法”制備出了具有功能性殺菌的表面材料。當(dāng)室溫時細(xì)菌接觸到材料表面，被原位生成的銀納米顆粒殺滅，隨后，當(dāng)環(huán)境溫度低于其最低臨界溫度(LCST)時，由于表面親疏水性的轉(zhuǎn)變和分子鏈結(jié)構(gòu)的變化，細(xì)菌從我們所制備的材料表面脫落，表明我們的材料具備環(huán)境響應(yīng)的特性，是一種